Co rzeczywistość postkwantowa oznacza dla CIO i zarządu?

Czy firma powinna już dziś przygotowywać się na rzeczywistość postkwantową? Co oznacza to dla CIO i Zarządu?

„Najlepiej przygotowane będą organizacje nie te, które jako pierwsze ogłoszą wdrożenie kryptografii postkwantowej, lecz te, które potrafią bezpiecznie zmienić mechanizmy ochrony bez zakłócenia działalności.”

Największe zmiany technologiczne rzadko rozpoczynają się od instalacji nowego systemu. Najpierw zmieniają sposób postrzegania ryzyka, a dopiero później architekturę, procesy i inwestycje. Tak będzie również z bezpieczeństwem postkwantowym. Nie chodzi dziś o natychmiastową wymianę całej kryptografii ani o uruchamianie kosztownych projektów tylko dlatego, że technologie kwantowe zyskują rozgłos. Chodzi o uznanie, że część mechanizmów chroniących komunikację, tożsamość cyfrową i dane może w przyszłości wymagać migracji.

Dla CIO jest to problem technologiczny. Dla zarządu – to problem ciągłości działania, odpowiedzialności za informacje i długoterminowego ryzyka organizacji.

Największym wyzwaniem jest czas

Do tej pory pytaliśmy, czy nasze systemy są bezpieczne dzisiaj. Era postkwantowa zmienia to pytanie. Powinniśmy zapytać, czy pozostaną bezpieczne również za dwadzieścia lat. Pytanie, które najczęściej pojawia się w rozmowach o bezpieczeństwie postkwantowym, brzmi: dlaczego zajmować się nim teraz, skoro odpowiednio wydajne komputery kwantowe nie są jeszcze powszechnie dostępne? Odpowiedź wynika z cyklu życia systemów i danych.

Platformy administracji publicznej, systemy bankowe, rozwiązania medyczne, infrastruktura energetyczna i systemy przemysłowe są projektowane na wiele lat. Decyzje architektoniczne podejmowane dziś będą wpływały na bezpieczeństwo organizacji również w następnej dekadzie.

Jeszcze dłużej może utrzymywać się wartość samych informacji. Dokumentacja medyczna, dane obywateli, informacje podatkowe, tajemnice przedsiębiorstw czy dokumenty o znaczeniu strategicznym nie tracą poufnego charakteru po zakończeniu pojedynczego projektu informatycznego.

Dlatego punktem wyjścia nie powinno być pytanie, kiedy pojawi się komputer zdolny naruszyć obecne zabezpieczenia. Ważniejsze jest ustalenie, jak długo dane muszą pozostać chronione i czy obecna architektura pozwoli bezpiecznie zmienić stosowane mechanizmy.

Dane mogą zostać przechwycone wcześniej

Ryzyko postkwantowe nie zaczyna się dopiero w chwili powstania wystarczająco wydajnego komputera kwantowego.

Scenariusz określany jako „Harvest Now, Decrypt Later” (często opisywany również jako „Store Now, Decrypt Later”) zakłada, że zaszyfrowane informacje mogą być przechwytywane i archiwizowane już dziś z zamiarem ich odszyfrowania w przyszłości.

Nie każdy rodzaj danych jest jednakowo narażony. Informacja tracąca wartość po kilku dniach wymaga innego podejścia niż dokumentacja, która powinna pozostawać poufna przez kilkanaście lub kilkadziesiąt lat.

Dlatego organizacja powinna przede wszystkim określić:

• które dane mają długi okres poufności;
• gdzie i w jaki sposób są szyfrowane;
• od jakich bibliotek, certyfikatów i usług kryptograficznych zależą;
• które systemy będą najtrudniejsze do modernizacji;
• jak długo potrwa ich ewentualna migracja.

Bez takiej wiedzy nie da się racjonalnie ocenić ryzyka ani zaplanować kolejności działań.

Crypto-agility zamiast jednorazowej wymiany zabezpieczeń

Jednym z najważniejszych pojęć w przygotowaniu do ery postkwantowej jest crypto-agility, czyli zdolność organizacji do zmiany algorytmów, kluczy, certyfikatów i bibliotek kryptograficznych bez przebudowy całego środowiska.

Nie jest to pojedynczy produkt ani konkretna technologia. To cecha dobrze zaprojektowanej architektury. Można ją porównać do budynku, w którym wymiana zamka nie wymaga wyburzenia drzwi i ściany. Tak samo system informatyczny powinien umożliwiać zmianę mechanizmów ochrony bez naruszania całej logiki biznesowej, interfejsów i infrastruktury.

Crypto-agility powinna być traktowana jako zasada architektoniczna, podobnie jak skalowalność, dostępność czy odporność na awarie.

W praktyce wymaga to ograniczania zależności od trwale zaszytych algorytmów, oddzielania warstwy kryptograficznej od aplikacyjnej, dokumentowania używanych mechanizmów oraz świadomego zarządzania certyfikatami i kluczami.

Zmiana może rozpocząć się od wymagań zakupowych

Jednym z najprostszych sposobów przygotowania organizacji jest zmiana sposobu formułowania wymagań dla nowych systemów. W praktyce może to oznaczać dodanie do dokumentacji zakupowej prostego wymagania dotyczącego gotowości rozwiązania do migracji w kierunku standardów kryptografii postkwantowej.

Administracja publiczna, spółki Skarbu Państwa, banki i duże przedsiębiorstwa nie muszą od razu wymagać pełnego wdrożenia mechanizmów postkwantowych. Powinny jednak oczekiwać, że kupowane rozwiązania nie zamkną drogi do przyszłej migracji.

W dokumentacji projektowej i zakupowej warto sprawdzać między innymi:

• czy dostawca identyfikuje wykorzystywane mechanizmy kryptograficzne;
• czy można je wymienić bez przebudowy całego produktu;
• czy system wspiera aktualizację bibliotek, certyfikatów i kluczy;
• czy producent posiada plan dostosowania rozwiązania do nowych standardów;
• czy umowa zapewnia wsparcie podczas przyszłej migracji.

Jedno dobrze sformułowane wymaganie może mieć większy wpływ na rynek niż wiele deklaracji strategicznych. Duzi zamawiający, wprowadzając kryteria dotyczące elastyczności kryptograficznej, wymuszają na producentach projektowanie rozwiązań gotowych na zmianę.

Nie chodzi przy tym o dodawanie do każdego postępowania ogólnego pytania, czy produkt jest „postkwantowy”. Takie sformułowanie może stać się jedynie deklaracją marketingową.

Wymagania powinny dotyczyć konkretnych cech: wymienności mechanizmów, dokumentacji zależności, aktualizacji oraz planu migracji.

Rola zarządu nie polega na wyborze algorytmu

Zarząd nie powinien rozstrzygać, który algorytm kryptograficzny należy zastosować. To zadanie specjalistów, architektów i zespołów bezpieczeństwa.

Powinien natomiast ustalić poziom ryzyka, jaki organizacja jest gotowa zaakceptować, oraz zapewnić warunki do prowadzenia przygotowań.

Najważniejsze pytania dla kadry zarządzającej dotyczą nie matematyki,

lecz odpowiedzialności:

• które informacje są krytyczne dla organizacji;
• jak długo muszą zachować poufność i wiarygodność;
• jakie konsekwencje biznesowe przyniosłoby ich ujawnienie;
• czy kluczowe systemy można modernizować bez utraty ciągłości działania;
• kto odpowiada za przygotowanie planu migracji;
• czy ryzyko postkwantowe jest uwzględniane w nowych inwestycjach.

Dzięki temu temat przestaje być abstrakcyjną rozmową o przyszłych komputerach. Staje się elementem zarządzania ryzykiem technologicznym, dostawcami, ciągłością działania i cyklem życia informacji.

Przygotowania należy stopniować

Nie wszystkie systemy wymagają takiego samego poziomu uwagi. Nie wszystkie dane też muszą pozostać poufne przez dekady. I wreszcie – nie każda aplikacja uzasadnia natychmiastowe inwestycje.

Dlatego racjonalny program przygotowań powinien być oparty na priorytetach.

W pierwszej kolejności należy objąć nim dane o najdłuższym okresie poufności, systemy krytyczne, infrastrukturę trudną do wymiany oraz nowe rozwiązania projektowane z myślą o wieloletniej eksploatacji.

Następnie można rozpocząć pilotaże w ograniczonym środowisku, testować rozwiązania hybrydowe i oceniać wpływ nowych mechanizmów na wydajność, integrację oraz utrzymanie systemów.

Takie podejście pozwala zdobywać doświadczenie bez rozpoczynania kosztownej i przedwczesnej migracji całej infrastruktury.

CIO jako architekt zdolności do zmiany

Rola CIO nie polega już wyłącznie na zapewnieniu dostępności systemów, kontroli kosztów i realizacji kolejnych projektów. Coraz ważniejsza staje się zdolność do zaprojektowania organizacji, która może bezpiecznie dostosowywać technologię do nowych warunków.

W tym sensie era postkwantowa będzie testem dojrzałości architektury.

Pokaże, czy organizacja zna swoje zależności technologiczne, panuje nad wykorzystywaną kryptografią, potrafi zmieniać kluczowe komponenty i nie jest trwale uzależniona od jednego dostawcy lub rozwiązania.

Najlepiej przygotowane będą zatem firmy, które nie jako pierwsze ogłoszą wdrożenie kryptografii postkwantowej. Będą nimi organizacje zdolne przeprowadzić zmianę w kontrolowany sposób, we właściwym momencie i bez zakłócenia procesów biznesowych.

Na tym polega rzeczywista odporność: nie na założeniu, że raz wdrożone zabezpieczenie pozostanie skuteczne na zawsze, lecz na zdolności do jego wymiany, gdy zmieni się technologia, standard lub charakter zagrożenia.

Era postkwantowa nie wymaga dziś panicznej przebudowy infrastruktury. Wymaga wiedzy o własnym środowisku, świadomych decyzji architektonicznych i uwzględnienia przyszłej migracji w projektach realizowanych już teraz.

Dla CIO oznacza to przejście od zarządzania bieżącym bezpieczeństwem do projektowania długoterminowej odporności. Dla zarządu — uznanie, że przyszła ochrona danych zależy również od decyzji inwestycyjnych podejmowanych dzisiaj.

Największym ryzykiem nie jest dziś brak komputerów kwantowych. Największym ryzykiem jest przekonanie, że mamy jeszcze dużo czasu.

Odróbmy lekcje z przeszłości

Przewagę zyskają nie ci, którzy najlepiej przewidzą przyszłość, lecz ci, którzy będą przygotowani, by skutecznie odpowiedzieć na to, co przyniesie. To jedna z najważniejszych lekcji, jakie wyniosłem z pandemii COVID-19.

Gdy pełniłem funkcję Architekta Bezpieczeństwa Miasta w stołecznym Ratuszu, nie istniała gotowa recepta ani przepis a tym bardziej procedura na zapewnienie ciągłości działania samorządu w tak bezprecedensowej sytuacji kryzysowej. Mieliśmy jednak odpowiednie narzędzia, przemyślaną architekturę, działania oraz – co najważniejsze – zespół ludzi, który udało mi się zbudować. Był to zespół ekspertów potrafiących działać odpowiedzialnie, podejmować decyzje pod presją czasu i wychodzić poza utarte schematy, kiedy standardowe działania przestawały wystarczać.

To doświadczenie utwierdziło mnie w przekonaniu, że o odporności organizacji nie decydują wyłącznie technologie ani nawet najlepiej przygotowane procedury. Kluczowe są: kompetentni ludzie, zaufanie, zdolność do współpracy oraz architektura organizacji, która pozwala szybko dostosować się do nowych okoliczności. Właśnie dlatego uważam, że podobnie należy myśleć o erze postkwantowej. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć każdego scenariusza, ale możemy już dziś budować organizacje, które będą gotowe bezpiecznie i sprawnie reagować na zmiany.

Technologie kwantowe nie zmienią gospodarki w jednym momencie. Nie pojawi się jedna data, po której wszystko stanie się postkwantowe. Zmiana będzie stopniowa, nierówna i przez długi czas hybrydowa.

W jednych obszarach pierwsze znaczenie będzie miała kryptografia postkwantowa, w innych — komunikacja, sensory, zaawansowane pomiary lub obliczenia wspierające projektowanie materiałów, leków i procesów przemysłowych. Dla części organizacji najważniejszym zadaniem będzie rozwój nowych produktów. Dla innych — ochrona danych, które muszą pozostać poufne przez kolejne dekady.

Dlatego nie ma jednej strategii kwantowej dla wszystkich. Jest natomiast wspólna zasada: decyzji nie należy odkładać do momentu, w którym technologia stanie się dojrzała i powszechnie dostępna.

Wtedy wiele systemów będzie już zaprojektowanych, umowy podpisane, infrastruktura kupiona, a dane zgromadzone. Koszt zmiany może okazać się wielokrotnie wyższy niż koszt uwzględnienia jej na etapie architektury i zakupów.

W tym sensie era postkwantowa nie jest przede wszystkim testem technologii. Jest testem jakości zarządzania.

Pokaże, czy państwo potrafi budować specjalizacje zamiast rozpraszać środki. Czy instytucje rozwoju potrafią połączyć naukę, kapitał i przemysł. Czy firmy umieją przejść od prototypu do produktu. Ale także: czy zarządy traktują bezpieczeństwo danych jako odpowiedzialność biznesową, a CIO projektują systemy zdolne do zmiany.

Polska nie musi wygrać każdego fragmentu globalnego wyścigu. Powinna jednak jasno określić, w których obszarach chce być współtwórcą technologii, a nie wyłącznie jej odbiorcą.

Mamy podstawy, aby budować kompetencje w fotonice, komunikacji kwantowej, kryptografii postkwantowej, sensorach, specjalistycznym oprogramowaniu i integracji nowych rozwiązań z infrastrukturą przemysłową oraz publiczną. Sam potencjał naukowy nie wystarczy jednak do stworzenia sektora. Potrzebne są pierwsze wdrożenia, klienci referencyjni, cierpliwy kapitał i konsekwentna polityka rozwoju.

Podobnie jest po stronie organizacji. Nie trzeba dziś wymieniać całej infrastruktury ani rozpoczynać kosztownej migracji prowadzonej bez rozpoznania ryzyka. Trzeba natomiast wiedzieć, które dane wymagają wieloletniej ochrony, gdzie wykorzystywana jest kryptografia i czy nowe systemy pozwolą w przyszłości zmienić mechanizmy bezpieczeństwa bez przebudowy całego środowiska.

To niewielka różnica w sposobie formułowania decyzji, ale ogromna różnica w ich konsekwencjach.

Przez ponad dwadzieścia lat pracy w rolach CIO, CTO i CISO obserwowałem wiele zmian technologicznych. Najtrudniejsza część każdej z nich rzadko polegała na wyborze narzędzia. Najtrudniejszy był moment, w którym organizacja musiała uznać, że dotychczasowe założenia nie będą obowiązywały wiecznie.

Dzisiaj takim założeniem jest przekonanie, że raz wdrożone mechanizmy zaufania i ochrony danych pozostaną wystarczające przez cały cykl życia systemu.

Era postkwantowa podważa ten komfort. Nie oznacza to, że obecne zabezpieczenia przestaną działać jutro. Oznacza, że odpowiedzialne państwo i dojrzała organizacja powinny już dziś projektować zdolność do ich bezpiecznej wymiany.

Ostatecznie przewagi nie zbuduje sama technologia. Zbuduje ją zdolność przełożenia technologii na produkty, bezpieczeństwo, produktywność i zaufanie.

Era postkwantowa nie zaczyna się od komputera kwantowego. Zaczyna się od decyzji, że systemy projektowane dzisiaj muszą pozostać bezpieczne również wtedy, gdy obecne standardy kryptograficzne przestaną wystarczać. Jestem przekonany, że właśnie taki moment nadszedł.