VPN กับการเข้ารหัสยุคหลังควอนตัม หมายถึงอะไร

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นข่าวพาดหัว และการตลาดของ VPN ก็สังเกตเห็นแล้ว วลีอย่าง "กันควอนตัม" หรือ "การเข้ารหัสที่รองรับอนาคต" ปรากฏบนหน้าขายมากขึ้น มักไม่มีคำอธิบายเท่าไร ถ้าคุณเคยสงสัยว่า VPN ของคุณกำลังจะใช้ไม่ได้หรือไม่ หรือต้องเปลี่ยนไปใช้ของใหม่หรือเปล่า บทความนี้สำหรับคุณ

สรุปสั้น ๆ คือใจเย็นได้ ไม่มีอะไรเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำให้คุณต้องเลิกใช้ VPN วันนี้ แต่หัวข้อนี้เป็นเรื่องจริง หน่วยงานมาตรฐานกำลังทำงานเรื่องนี้ และบางส่วนควรทำความเข้าใจ คู่มือนี้อธิบายว่าการเข้ารหัส VPN หลังยุคควอนตัมหมายถึงอะไร ส่วนใดของ VPN ได้รับผลกระทบจริง และขั้นตอนที่สมเหตุสมผลและพอเหมาะที่ผู้ใช้ทั่วไปทำได้ เป็นความรู้ทั่วไป ไม่ได้อ้างอะไรเกี่ยวกับการเข้ารหัสที่บริการใดโดยเฉพาะใช้ รวมถึงของเราด้วย

"หลังควอนตัม" หมายถึงอะไรจริง ๆ

คอมพิวเตอร์ทั่วไปทำงานกับบิตที่เป็น 0 หรือ 1 คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้คิวบิตที่พฤติกรรมทำให้แก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์บางประเภทได้ด้วยวิธีที่ต่างโดยพื้นฐาน สำหรับงานประจำวันส่วนใหญ่ คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้เร็วกว่า แต่สำหรับปัญหาเฉพาะจำนวนหนึ่ง เครื่องควอนตัมที่ใหญ่และเชื่อถือได้พอเร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปมาก

สองปัญหาในนั้นสำคัญต่อการเข้ารหัส ปัญหาแรกคือการทำลายคณิตศาสตร์เบื้องหลังระบบกุญแจสาธารณะส่วนใหญ่ เช่น RSA และการเข้ารหัสเส้นโค้งวงรี ปัญหาที่สองคือการเร่งการค้นหาแบบเดาสุ่มต่อกุญแจสมมาตร แต่เพียงเล็กน้อย

การเข้ารหัสหลังควอนตัม (Post-quantum cryptography หรือเรียกว่าการเข้ารหัสต้านควอนตัม) หมายถึงอัลกอริทึมที่ออกแบบให้ปลอดภัยแม้เจอคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ สิ่งสำคัญคืออัลกอริทึมเหล่านี้ทำงานบนคอมพิวเตอร์ทั่วไป ไม่ใช่เทคโนโลยีควอนตัม แต่เป็นโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ใหม่ที่เชื่อว่ายากสำหรับทั้งเครื่องทั่วไปและเครื่องควอนตัม

ควรพูดตรง ๆ เรื่องสถานการณ์ปัจจุบัน ณ วันนี้ ยังไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เป็นที่ทราบต่อสาธารณะว่าสามารถทำลายการเข้ารหัสที่ใช้บนอินเทอร์เน็ตได้ ความกังวลคือเรื่องการเตรียมตัวให้ทันเวลา เพราะการเปลี่ยนการเข้ารหัสทั่วโลกใช้เวลาหลายปี

ส่วนใดของ VPN ที่อาจได้รับผลกระทบ

การเชื่อมต่อ VPN ประกอบด้วยชิ้นส่วนการเข้ารหัสหลายชิ้น แต่ละชิ้นเผชิญความเสี่ยงไม่เท่ากัน การมองแยกกันช่วยเลี่ยงทั้งความตื่นตระหนกและความประมาท ถ้าต้องการทบทวนว่าชิ้นส่วนเหล่านี้ประกอบกันอย่างไร การเข้ารหัสของ VPN คืออะไรครอบคลุมพื้นฐาน

ส่วนของการเชื่อมต่อ	ทำอะไร	ความเสี่ยงจากควอนตัมโดยทั่วไป
การเข้ารหัสแบบสมมาตรของข้อมูล	สับข้อมูลของคุณด้วยกุญแจที่ใช้ร่วมกัน	ต่ำกว่า กุญแจขนาดใหญ่ถือว่าทนทานได้ดี
การแลกเปลี่ยนกุญแจ	ให้สองฝั่งตกลงกุญแจร่วมนั้นอย่างปลอดภัย	สูงกว่า วิธีกุญแจสาธารณะที่ใช้กันทั่วไปอาจถูกคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ทำลาย
ลายเซ็นดิจิทัลและใบรับรอง	พิสูจน์ว่าคุยกับใคร	สูงกว่าในระยะยาว แต่โจมตีย้อนหลังได้ยากกว่า
แฮชและการตรวจความสมบูรณ์	ตรวจจับการแก้ไข	ต่ำกว่า ผลลัพธ์ที่ยาวขึ้นถือว่าเพียงพอ

ประเด็นสำคัญคือการเข้ารหัสข้อมูลจำนวนมากไม่ใช่จุดอ่อน จุดอ่อนคือวิธีตกลงกุญแจตั้งแต่แรก ถ้าผู้โจมตีไขขั้นตอนแลกเปลี่ยนกุญแจได้ ก็คำนวณกุญแจเซสชันและอ่านข้อมูลได้ แม้ตัวเข้ารหัสข้อมูลจะแข็งแกร่ง

Harvest now, decrypt later

คุณอาจเห็นวลีนี้แล้วสงสัยว่าทำไมต้องกังวลกับคอมพิวเตอร์ที่ยังไม่มี ตรรกะตรงไปตรงมา ผู้โจมตีที่มีความสามารถบันทึกทราฟฟิกเข้ารหัสปริมาณมากจะเก็บไว้ได้ตั้งแต่วันนี้ ถ้าในอนาคตมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำลายขั้นตอนแลกเปลี่ยนกุญแจได้ ทราฟฟิกที่เก็บไว้ก็อาจถูกถอดรหัส

ว่าเรื่องนี้สำคัญกับคุณหรือไม่ ขึ้นกับว่าข้อมูลของคุณต้องเป็นความลับนานเท่าไร

• ข้อมูลอายุสั้น แทบไม่ได้รับผลกระทบ วิดีโอคอลเรื่องมื้อกลางวัน การค้นหาเว็บผ่าน ๆ หรือหน้าติดตามพัสดุ จะไม่มีค่าอะไรในอีกสิบห้าปี
• ข้อมูลอายุยาว คือจุดที่ควรกังวล ความลับของรัฐ ประวัติสุขภาพ ความลับทางการค้า เอกสารกฎหมาย และเอกสารระบุตัวตนอาจต้องเป็นความลับหลายสิบปี

คนส่วนใหญ่ที่ใช้ VPN บน Wi-Fi สาธารณะหรือตอนเดินทางอยู่ในกลุ่มแรก องค์กรที่ส่งข้อมูลอ่อนไหวอยู่ในกลุ่มที่สอง นี่คือเหตุผลที่หน่วยงานมาตรฐานและสถาบันใหญ่เป็นกลุ่มแรกที่ลงมือ อย่างไรก็ตาม วิธีที่สมเหตุสมผลสำหรับบุคคลคือรับรู้ ไม่ใช่ตื่นกลัว

การเข้ารหัสหลังควอนตัมทำงานอย่างไร โดยสังเขป

สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐฯ (NIST) ดำเนินกระบวนการสาธารณะหลายปีเพื่อคัดเลือกอัลกอริทึมต้านควอนตัม ดังอธิบายในหน้าโครงการการเข้ารหัสหลังควอนตัม และได้เผยแพร่มาตรฐานชุดแรกแล้ว หนึ่งในนั้นคือ FIPS 203 ซึ่งกำหนดกลไกห่อหุ้มกุญแจที่เรียกว่า ML-KEM สำหรับสร้างกุญแจร่วม มาตรฐานอื่นครอบคลุมลายเซ็นดิจิทัล

คุณไม่จำเป็นต้องเข้าใจคณิตศาสตร์ เพียงสองแนวคิดก็พอ

1. ปัญหายากชุดใหม่ แทนที่จะแยกตัวประกอบจำนวนใหญ่หรือใช้เส้นโค้งวงรี โครงการใหม่ใช้ปัญหาอื่น เช่น ปัญหาที่อิงโครงสร้างแลตทิซ ซึ่งยังไม่ทราบว่าง่ายสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
2. วิธีแบบไฮบริด เพราะอัลกอริทึมใหม่ยังอายุน้อย การใช้งานจำนวนมากจึงรวมการแลกเปลี่ยนกุญแจแบบดั้งเดิมกับแบบหลังควอนตัม กุญแจเซสชันมาจากทั้งสองอย่าง ถ้าภายหลังพบว่าอย่างหนึ่งอ่อนแอ อีกอย่างยังปกป้องการเชื่อมต่อ การออกแบบแบบไฮบริดถูกใช้แล้วกับการเชื่อมต่อเว็บบางส่วน รวมถึงที่ใช้ TLS ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่อธิบายใน RFC 8446

อีกข้อที่ควรจำ อัลกอริทึมใหม่มีข้อแลกเปลี่ยน กุญแจและข้อความของมันมักใหญ่กว่าแบบดั้งเดิม ซึ่งอาจเพิ่มภาระเล็กน้อยตอนตั้งการเชื่อมต่อ

ผู้ให้บริการ VPN และโปรโตคอลทำอะไรได้บ้าง

โปรโตคอล VPN คือสูตรที่ทำจากชิ้นส่วนการเข้ารหัสข้างต้น ผู้ออกแบบโปรโตคอลและผู้ให้บริการมีหลายทางเตรียมตัว และการรู้ว่าทางเหล่านั้นหน้าตาเป็นอย่างไรโดยทั่วไปช่วยให้อ่านคำกล่าวอ้างอย่างมีเหตุผล สำหรับพื้นหลังเรื่องโปรโตคอล ดูโปรโตคอล VPN คืออะไร

• เพิ่มการแลกเปลี่ยนกุญแจหลังควอนตัม รวมวิธีต้านควอนตัมที่เป็นมาตรฐานเข้ากับวิธีแบบดั้งเดิมที่มีอยู่แบบไฮบริด ปกป้องการตกลงกุญแจซึ่งถือว่าเสี่ยงที่สุด
• ใช้กุญแจสมมาตรที่แชร์ล่วงหน้า บางโปรโตคอลอนุญาตให้ผสมกุญแจลับเพิ่มเติมที่แชร์กันล่วงหน้าเข้าไปในการสร้างกุญแจ เอกสารทางเทคนิคของ WireGuardอธิบายฟีเจอร์กุญแจแชร์ล่วงหน้าแบบไม่บังคับ และกล่าวถึงว่าช่วยเพิ่มความทนทานได้อย่างไรหากส่วนกุญแจสาธารณะอ่อนแอลง ข้อแม้คือการแจกจ่ายกุญแจแบบนี้อย่างปลอดภัยเป็นความท้าทายของตัวเอง จึงเหมาะกับการตั้งค่าเฉพาะมากกว่าบริการสำหรับมวลชน
• อัปเดตซอฟต์แวร์สม่ำเสมอ การเข้ารหัสเปลี่ยนไปตามเวลา ผู้ให้บริการที่อัปเดตซอฟต์แวร์เป็นประจำและเลิกใช้อัลกอริทึมเก่าพร้อมกว่าผู้ที่ไม่เคยทำ
• วางแผนให้ยืดหยุ่น ระบบที่ดีสร้างมาให้สลับอัลกอริทึมได้โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ทั้งหมด
• โปร่งใส วิธีพูดเรื่องนี้ที่น่าเชื่อถือที่สุดคือมีเอกสาร ใช้อัลกอริทึมไหน ในโปรโตคอลใด ตั้งแต่เวอร์ชันใด

การเปรียบเทียบโปรโตคอลโดยทั่วไปอยู่ในWireGuard เทียบกับ OpenVPN ส่วนบริการหนึ่ง ๆ ใช้มาตรการข้างต้นหรือไม่ มีแต่บริการนั้นที่บอกคุณได้

วิธีอ่านคำกล่าวอ้างเรื่องหลังควอนตัม

เพราะหัวข้อนี้กำลังมาแรง สิ่งที่คุณอ่านบางส่วนจะตื้น ถามคำถามเหล่านี้เมื่อเห็นคำกล่าวอ้างเรื่องการเข้ารหัสกันควอนตัมหรือปลอดภัยต่อควอนตัม

1. อัลกอริทึมอะไร คำกล่าวอ้างจริงจะระบุมาตรฐานหรืออย่างน้อยกลุ่มอัลกอริทึม ภาษากำกวมคือสัญญาณเตือน
2. ใช้ที่ไหน ในขั้นแลกเปลี่ยนกุญแจ ในทุกโปรโตคอลและทุกแพลตฟอร์ม หรือในตัวเลือกทดลองเดียว
3. เป็นแบบไฮบริดหรือไม่ การผสมวิธีดั้งเดิมกับหลังควอนตัมเป็นแนวทางระมัดระวังในปัจจุบัน
4. เปิดเป็นค่าเริ่มต้นหรือไม่ ฟีเจอร์ที่ซ่อนในเมนูขั้นสูงปกป้องคนน้อยกว่า
5. มีเอกสารหรือการตรวจสอบอิสระหรือไม่ มองหาบทความทางเทคนิค ไม่ใช่แบนเนอร์
6. คำกล่าวอ้างสัญญามากเกินไปหรือไม่ คำอย่าง "ทำลายไม่ได้" "รับประกัน" หรือ "ตลอดไป" เป็นการตลาด ไม่ใช่วิศวกรรม ไม่มีใครรับประกันได้ว่าคณิตศาสตร์หรือเครื่องจักรจะพัฒนาอย่างไร

ข้อความสั้น ๆ ที่ซื่อตรงมีค่ากว่าข้อความดัง ๆ ประโยคอย่าง "เราใช้การแลกเปลี่ยนกุญแจแบบไฮบริดในโปรโตคอลเหล่านี้ ตั้งแต่เวอร์ชันนี้" บอกได้มากกว่า "การเข้ารหัสรองรับอนาคต"

ผู้ใช้ทั่วไปทำอะไรได้บ้าง

คุณไม่จำเป็นต้องตั้งค่าการเข้ารหัสเอง นิสัยไม่กี่อย่างสำคัญกว่า

• อัปเดตระบบปฏิบัติการ เบราว์เซอร์ และแอป VPN การอัปเดตคือทางที่การเข้ารหัสใหม่ไปถึงผู้ใช้ทั่วไป
• เลือกบริการที่อธิบายตัวเอง ผู้ให้บริการที่ทำเอกสารโปรโตคอลและวิธีจัดการอัปเดตน่าเชื่อถือกว่า
• คิดว่าข้อมูลต้องได้รับการปกป้องนานแค่ไหน ถ้าคุณจัดการข้อมูลที่ต้องเป็นส่วนตัวหลายปี เช่น บันทึกวิชาชีพบางอย่าง ให้ขอคำแนะนำที่เหมาะกับสาขาของคุณ สำหรับการท่องเว็บทั่วไป ความเสี่ยงต่ำ
• อย่าพึ่ง VPN อย่างเดียว รหัสผ่านที่แข็งแรง การยืนยันตัวตนสองขั้นตอน และการคลิกอย่างระวัง ปกป้องคุณจากภัยที่พบบ่อยกว่ามาก คู่มือความเชื่อผิด ๆ เกี่ยวกับความปลอดภัยของ VPNช่วยให้เห็นภาพรวม
• สงสัยความเร่งรีบ โฆษณาที่บอกว่าต้องเปลี่ยนเดี๋ยวนี้เพราะคอมพิวเตอร์ควอนตัมน่าจะกำลังขายอะไรบางอย่าง

สถานการณ์ตัวอย่าง

นักเดินทางบน Wi-Fi โรงแรม มายาอ่านอีเมลและเช็กแผนที่ ข้อมูลมีประโยชน์ไม่กี่นาที ไม่ใช่หลายสิบปี คำถามเรื่องหลังควอนตัมน่าสนใจสำหรับเธอแต่ไม่ใช่ตัวตัดสิน VPN ที่อัปเดตแล้วและนิสัยตรวจรูปแม่กุญแจในเบราว์เซอร์สำคัญกว่า

ฟรีแลนซ์ที่มีสัญญาลูกค้า หลินส่งเอกสารที่เป็นความลับไม่กี่ปี เธออัปเดตเครื่องมือเสมอและถามลูกค้าว่าคาดหวังมาตรฐานความปลอดภัยอะไร หากลูกค้ากำหนดการเข้ารหัสเฉพาะ เธอทำตามแนวทางของลูกค้า

นักวิจัยที่มีบันทึกระยะยาว ดร.สมชายจัดการบันทึกที่ต้องเป็นส่วนตัวหลายสิบปี เขาควรทำตามแนวทางของสถาบันหรือหน่วยกำกับดูแล ซึ่งจะพูดถึงการย้ายสู่หลังควอนตัมมากขึ้น VPN สำหรับผู้บริโภคเป็นเพียงส่วนเล็กของการตั้งค่าของเขา

ข้อจำกัดและสิ่งที่ควรระวัง

• ไทม์ไลน์ไม่แน่นอน ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าเมื่อไรหรือจะมีหรือไม่ที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมใหญ่พอจะทำลายการแลกเปลี่ยนกุญแจในปัจจุบัน การเตรียมตัวเร็วคือความระมัดระวัง ไม่ใช่สัญญาณว่าภัยใกล้เข้ามา
• หลังควอนตัมไม่สมบูรณ์แบบ อัลกอริทึมใหม่ยังอายุน้อย และผู้เข้าชิงบางตัวถูกโจมตีด้วยวิธีดั้งเดิมสำเร็จระหว่างกระบวนการกำหนดมาตรฐาน นี่คือเหตุผลที่การออกแบบแบบไฮบริดเป็นที่นิยม
• การเข้ารหัสเป็นเพียงหนึ่งชั้น แม้การเข้ารหัสสมบูรณ์แบบก็ไม่ปกป้องคุณจากฟิชชิง มัลแวร์ หรือการรั่วไหลของข้อมูลล็อกอินที่คุณทำเอง ดูสิ่งที่ VPN ปกป้องคุณไม่ได้
• คุณตรวจการนำไปใช้ของผู้ให้บริการจากภายนอกไม่ได้ เอกสารช่วยได้ แต่ก็ยังเป็นคำอธิบายของผู้ให้บริการเอง
• VPN ไม่ได้ทำให้คุณนิรนาม การเข้ารหัสที่ดีขึ้นเปลี่ยนสิ่งที่ผู้แอบฟังเครือข่ายอ่านได้ ไม่ได้เปลี่ยนว่าคุณเป็นใครสำหรับเว็บไซต์ที่คุณล็อกอิน

สรุป

การเข้ารหัส VPN หลังยุคควอนตัมคือการปกป้องส่วนของ VPN ที่เสี่ยงที่สุดต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคต คือขั้นแลกเปลี่ยนกุญแจที่ตั้งกุญแจเซสชัน การเข้ารหัสข้อมูลจำนวนมากด้วยกุญแจยาวถือว่าเสี่ยงน้อยกว่ามาก ตอนนี้มีมาตรฐานแล้ว การออกแบบแบบไฮบริดผสมวิธีเก่าและใหม่ และความกังวลที่เป็นจริงคือข้อมูลอายุยาวที่ถูกบันทึกไว้วันนี้ สำหรับคนส่วนใหญ่ การตอบสนองที่ถูกต้องคือใจเย็น อัปเดตซอฟต์แวร์ เลือกบริการที่อธิบายความปลอดภัยตรง ๆ และตั้งคำถามกับการตลาดแบบกันควอนตัม

ถ้าคุณต้องการพาส VPN ธรรมดาที่มีจำนวนวันแน่นอนและไม่ต่ออายุอัตโนมัติ หน้าราคาอธิบายวิธีทำงานของพาสของเรา