Capítulo 20 — Segurança quântica e pós-quântica: contexto de engenharia
Mapa da aula
Aula 20 publicada. Mapa, exemplo, EX039.
flowchart TD
N0["20.1 O que quebra e o que não quebra"]
N1["20.2 Priorizar com Mosca"]
N2["20.3 Normas e políticas, com a situação"]
N3["20.4 A migração como programa"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4
N4 --> EX["Exemplo resolvido"]
EX --> Q["Exercício EX039"]
Desenho lógico
flowchart LR
N0["20.1 O que quebra e o que não quebra"]
N1["20.2 Priorizar com Mosca"]
N2["20.3 Normas e políticas, com a situação"]
N3["20.4 A migração como programa"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> Q["EX039"]
[20.1 O que quebra e o que não quebra]
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[20.2 Priorizar com Mosca]
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[20.3 Normas e políticas, com a situação]
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[20.4 A migração como programa]
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[Síntese]
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[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX039]
Objetivos de aprendizagem
Você vai (1) explicar com precisão a ameaça quântica à criptografia implantada; (2) aplicar a desigualdade de Mosca para priorizar sistemas; (3) resumir o panorama de normas e políticas, com a sua situação; e (4) enquadrar a migração da BPA como um programa de engenharia. Este capítulo abre o núcleo de PQC e se apoia em todos os fundamentos.
20.1 O que quebra e o que não quebra
O algoritmo de Shor quebra RSA, Diffie–Hellman em corpo finito, DSA, ECDSA, EdDSA, ECDH e X25519 — todos os algoritmos de chave pública amplamente implantados. O algoritmo de Grover enfraquece apenas modestamente as cifras simétricas e os hashes; o AES-256 e o SHA-384/SHA-512 continuam sendo escolhas conservadoras. Assim, a migração trata da criptografia de chave pública: estabelecimento de chaves e assinaturas digitais.
Isso divide o inventário da BPA em duas listas. Todo uso de RSA, ECDSA, ECDH e X25519 precisa de substituição ou de um híbrido. Os usos de AES-256 e SHA-384 não precisam de mudança, e o AES-128 pode passar ao AES-256 durante a renovação rotineira. Manter as listas separadas impede que o programa passe o primeiro ano em mudanças simétricas que reduzem pouco risco.
20.2 Priorizar com Mosca
Para cada sistema, estime x (por quanto tempo os seus dados ou assinaturas precisam permanecer seguros), y (quanto tempo a migração levará) e trate z (o tempo até um CRQC) como uma faixa. Se x + y > z para um z plausível, o sistema já está atrasado (Mosca 2018). Os dados aduaneiros da BPA (x = 25) estão atrasados em qualquer faixa plausível; o fluxo de rastreamento de contêineres (x ≈ 0,1) pode seguir o ciclo tecnológico normal.
Para os dados aduaneiros, x = 25 e a migração pode levar y = 5 anos, então qualquer CRQC que chegue antes de trinta anos a partir de agora expõe parte dos registros de hoje.
20.3 Normas e políticas, com a situação
O NIST publicou o ML-KEM (FIPS 203), o ML-DSA (FIPS 204) e o SLH-DSA (FIPS 205) em agosto de 2024; as assinaturas baseadas em hash com estado estão na SP 800-208; a orientação de uso de KEMs é a SP 800-227 (setembro de 2025). O HQC foi selecionado em março de 2025 como KEM de reserva (IR 8545); o FN-DSA está sendo padronizado. O rascunho do NIST IR 8547 propõe descontinuar os algoritmos vulneráveis à computação quântica de 112 bits após 2030 e proibi-los após 2035. A IETF padronizou os grupos híbridos do TLS (RFC 10024) e a terminologia dos híbridos (RFC 9794). As situações mudam — verifique novamente.
20.4 A migração como programa
O projeto Migration to Post-Quantum Cryptography do NCCoE mantém duas frentes de trabalho com colaboradores da indústria — a descoberta criptográfica (ferramentas de inventário que apoiam a priorização baseada em risco) e os testes de interoperabilidade dos algoritmos padronizados em protocolos comuns. Pacotes de trabalho de engenharia para a BPA: inventário (CBOM), requisitos, arquitetura, relação com fornecedores, pilotos, implantação, verificação e agilidade.
Os pacotes de trabalho correm em parte em paralelo: o inventário e a relação com fornecedores começam imediatamente, porque ditam o ritmo de todo o resto. Os pilotos começam assim que uma biblioteca e um parceiro estejam prontos, enquanto a verificação é planejada desde o início.
20.5 Exemplo resolvido
A lista inicial de prioridades da BPA: (1) replicação e exportações aduaneiras — confidencialidade, x = 25; (2) VPNs com parceiros — o tráfego gravado inclui condições comerciais, x = 10; (3) raiz da PKI e assinatura de firmware — confiança de vida longa; (4) portal público — TLS híbrido disponível a baixo custo; (5) telemetria interna de vida curta — depois.
A ordem segue x: primeiro os dados aduaneiros de 25 anos, depois as condições comerciais de 10 anos nas VPNs. A raiz da PKI fica em terceiro, apesar de dados menos sensíveis, porque precisa ser distribuída muito antes do uso. O portal fica em quarto apenas porque o TLS híbrido ali é barato e rápido. A telemetria de vida curta espera pelas atualizações normais das bibliotecas.
20.6 Erros comuns e limites
- Migrar primeiro a criptografia simétrica.
- Tratar datas de políticas como previsões quânticas.
- Usar nomes de candidatos ("Kyber") para as normas finais ("ML-KEM").
A migração que começa pelo simétrico gasta esforço onde Grover tem pouco efeito, enquanto a troca de chaves vulnerável a Shor continua vazando tráfego gravado. Datas de políticas, como os prazos do CNSA 2.0, refletem planejamento, não previsões de um CRQC, e não devem ser lidas como previsões. Os nomes de rascunho causam erros de interoperabilidade, porque o Kyber de rascunho e o ML-KEM final diferem, então os inventários registram os nomes finais e a norma a que cada um se refere, como a FIPS 203 para o ML-KEM.
Exercícios
- EX039 — Tabela de Mosca. Monte uma tabela de Mosca (x, y, veredito ao longo de z = 10–30) para cinco sistemas da BPA. Rubrica: 3 = valores justificados, vereditos coerentes.
- EX040 — Resumo da situação. Escreva um resumo de 150 palavras da situação das normas de PQC, com citações. Rubrica: 3 = situações e datas corretas.
Síntese
Os computadores quânticos ameaçam a criptografia de chave pública; a desigualdade de Mosca ordena o trabalho; existem normas para KEMs e assinaturas, e outras estão a caminho; a migração é um programa de vários anos.
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