Nueva investigación para hacer que las transacciones digitales sean cuánticamente seguras y 20 veces más rápidas

Un equipo de expertos, incluidos investigadores de la Universidad de Monash, ha desarrollado una nueva técnica para implementar firmas digitales cuánticas seguras veinte veces más rápido, lo que da como resultado transacciones en línea más rápidas y seguras que nunca.

El investigaciónpublicado recientemente en Transacciones IEEE en sistemas paralelos y distribuidoses el primero en desarrollar una forma mucho más rápida de implementar Falcon (un esquema de firma digital poscuántica) para unidades de procesamiento gráfico (GPU).

El coautor de la investigación y experto en criptografía de seguridad cuántica, el profesor asociado Ron Steinfeld de la Facultad de Tecnología de la Información de la Universidad de Monash, dijo que el mundo se está moviendo cada vez más hacia sistemas informáticos de seguridad cuántica y Falcon es uno de los principales esquemas de firma digital de seguridad cuántica. Aprobado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos.

«Falcon y otros esquemas de firma cuánticos seguros son algoritmos bastante detallados y que requieren mucho tiempo para implementar en GPU», dijo el profesor asociado Steinfeld.

«A través de esta investigación, hemos desarrollado con éxito nuevas técnicas para resolver los desafíos únicos de implementar Falcon de manera eficiente en GPU, lo que resulta en una generación 20 veces más rápida de firmas digitales cuánticas seguras en comparación con las implementaciones actuales de CPU de última generación».

El primer autor de la investigación y experto en implementación paralela, el profesor asociado Wai-Kong Lee de la Universidad Tunku Abdul Rahman, dijo que muchos investigadores han estado trabajando para optimizar el rendimiento práctico de Falcon desde su reciente introducción como estándar NIST.

«Falcon es particularmente difícil de implementar en GPU en comparación con otras firmas estandarizadas del NIST, debido a su proceso de firma especial. Este trabajo es el primer intento de llenar el vacío de investigación y espera estimular avances más significativos en la implementación de Falcon», dijo el profesor asociado Lee .

Las firmas digitales se utilizan ampliamente en todas las GPU y redes informáticas de todo el mundo para procesar y autenticar todo tipo de transacciones digitales.

Uno de los coautores de la investigación, el Dr. Raymond Zhao de CSIRO, la agencia científica nacional de Australia, dijo que los gobiernos de todo el mundo están tomando medidas para estandarizar las redes informáticas para protegerse contra ataques a las computadoras cuánticas en el futuro.

«En los últimos años, con el mayor uso de computadoras para diversas actividades, incluido el comercio electrónico, el consumo de todo tipo de medios y el uso de inteligencia artificial, ha habido una creciente demanda de GPU de mejor rendimiento que normalmente manejan procesos computacionales más complejos. » Dijo el Dr. Zhao.

El Dr. Zhao añadió que las GPU se suelen utilizar cuando es necesario procesar diariamente grandes cantidades de datos o transacciones.

«Por ejemplo, en el caso del sitio web de comercio electrónico Alibaba, vemos alrededor de 583.000 pedidos por segundo durante su hora punta y los pagos en línea suelen adoptar firmas digitales para proteger los pagos.

Suponiendo que realiza dos verificaciones de firmas para cada transacción, en apenas un segundo, el sistema necesita manejar hasta 583.000 generaciones de firmas y 1.166.000 verificaciones. Esto puede ser una tarea muy desafiante si todas las tareas de generación y verificación de firmas se van a calcular usando solo CPU, incluso para un servidor muy potente», explicó el Dr. Zhao.

«La generación acelerada de firmas digitales tendría un impacto positivo en todas las transacciones en línea, especialmente para las transacciones de comercio electrónico y el Internet de las cosas (IoT), porque esas aplicaciones necesitan procesar millones de firmas digitales por segundo en el lado del servidor durante las horas pico».