Thales i ferd med å utvikle kvantesikkert kommunikasjonssystem for mobil

Da Nasjonal Sikkerhetsmyndighet (NSM) åpnet sitt nye senter for anvendt kryptologi på Fornebu onsdag, var Thales Norway blant industriaktørene som var med på å kaste glans over begivenheten.

Senteret skal sørge for at samfunnet, som er helt avhengig av sikker kryptering til et utall digitale systemer og tjenester, kan stå imot kodeknekker-trusselen NSM regner med at kvantedatamaskiner vil føre med seg i løpet av få år.

Og allerede før åpningskaka var spist opp av NSM-ledelsen og de inviterte gjestene, hadde Thales bedt om – og fått muntlige forsikringer om – plass i kryptosenteret for å jobbe med videreutvikling av det de mener er et kvantesikkert kommunikasjonssystem bygget inn i en vanlig mobiltelefon.

Thales Norway har utviklet systemet sammen med Kongsberg Defence & Aerospace (KDA) og NSM, etter at NSM har tatt initiativ til prosjektet.

Modifisert Android

Systemet ble presentert fra NSM-scenen, hvor en av KDAs utviklere fortalte hvordan de har modifisert Android-operativsystemet – Android 12, for å være nøyaktig – på en Pixel 6-mobiltelefon, og gjennomført praktisk test av en kvantesikker forbindelse mellom telefonen og et datasenter.

I testen ble det brukt en tekstbasert melding i nettsideformat, der den TLS-baserte https-krypteringen var byttet ut med en såkalt kvantesikker krypteringsalgoritme.

Anders Paulshus, som er teknisk sjef for krypto i Thales forteller til Inside Telecom at testen fungerte så bra at en sluttbruker ikke ville merket forskjell på om det var den kvantesikre- eller den ordinære krypteringsalgoritmen som var i bruk.

Systemet Thales har testet, vil kunne tilpasses ulike telefoner, ulike operativsystemer og forskjellige modifiseringer av OSene.

Paulshus' kryptolog-kollega i Thales, Ella Kristensen, forteller at det gjenstår mye testing for å avdekke alle utfordringer og feil som uvegerlig vil dukke opp, og sier at slike utfordringer best oppdages når systemet er i praktisk bruk.

Når prosjektet avsluttes er målet at man skal ha et kvantesikkert kryptert kommunikasjonssystem som gjør det mulig å bruke ugraderte telefoner til å sende og motta høygradert informasjon.

Ennå foregår de praktiske testene i labmiljø, men Paulshus håper det snart skal være mulig å teste systemet i felt, for eksempel under en militærøvelse.

Under presentasjonen sin sa Thales at selskapet mener NSMs kryptosenter vil være et naturlig samlingssted for å kunne øke framdriften i dette prosjektet, og at de ønsker seg et felles digitalt utviklermiljø i regi av senteret for å sikre nasjonal kontroll over teknologien som utvikles.

Basert på matematisk teori

Utviklingen av kvantedatamaskiner er fremdeles helt i startgropa, og det kan virke rart at man kaller noe kvantesikkert så tidlig i utviklingen av en helt ny teknologi.

– Hvordan kan man vite at krypteringsalgoritmer er kvantesikre når det knapt finnes kvantedatamaskiner ennå?

– Vi har klare hypoteser om hvordan kvantedatamaskiner virker. Men det er forsåvidt matematisk teori som ligger bak at man mener at en kryptoalgoritme er kvantesikker. Det er ingen som har bevist det matematisk, sier Paulshus.

– Så i praksis kan man være bare en Abel-pris i matematikk unna at kvantesikkert-stempelet ikke gjelder lenger?

– Det kan du si, men også dagens krypteringsalgoritmer er basert på matematisk teori, for eksempel om at det ikke finnes effektive måter å faktorisere tall på.

Forsvarets krypteringsmiljø opererer etter et prinsipp om at all informasjon som krypteres må være sikker i 30 år. Forsker Ole Kasper Olsen ved NSM medgir at det kan være en utfordring når man ikke vet hvordan kvantedatamaskiner eller kvanteteknologien ser ut 30 år fram i tid.

– Når usikkerheten er så stor som den er om når og hvis vi får kvantedatamaskiner som kan brukes til å knekke dagens krypteringsalgoritmer, så må vi gjøre noe med det vi kan gjøre noe med, og det er å benytte oss av kvantesikre krypteringsalgoritmer.

– Men hvis kvantesikre algoritmer bare er kvantesikre til noen beviser at de ikke er det, betyr det at man ikke kan vite hvor lenge informasjonen er sikker?

– Vi må bruke matematiske bevis til å bygge oss en viss tillit til hvorfor vi mener dette er trygt i et langt perspektiv, og i tillegg ha veldig konservative sikkerhetsmarginer. Kryptoanalytiske fremskritt kan medføre at algoritmen kan knekkes en vakker dag, men man skal ikke overspille den muligheten. Når vi tillater at industrien bruker krypteringsalgoritmer i utstyr som skal håndtere gradert informasjon, så er det fordi vi har tillit til at algoritmene fungerer, sier Olsen.

– Vi er sikre på at algoritmene matematisk sett er sikre. Men om de alltid vil være det vet vi ikke. Det kan være feil i algoritmene eller avdekkes andre svakheter som man ikke er klar over i dag, legger Geir Engh-Hellesvik, avdelingsdirektør i NSMs avdeling for forsvar mot avanserte digitale trusler, til.

– Norge ligger bakpå

Senter for anvendt kryptologi er plassert i NSMs hovedkvarter på Fornebu. Rundt 20 NSM-ansatte er tilknyttet senteret, og i tillegg er det meningen at folk fra akademia og industrien skal arbeide der, enten i forbindelse med prosjekter eller på mer permanent basis. I tilknytning til NSM-senteret er det en teknologisk kryptolab ved Forsvarets anlegg på Kolsås.

Engh-Hellesvik sier at krypteringsmiljøet lenge har ønsket seg det nye kryptosenteret ved NSM, og mener Norge for tiden ligger bakpå når det kommer til å møte trusselen de venter vil komme med kvantedatamaskiner.

Han peker for eksempel på at Finland denne uken startet opp sin andre kvantedatamaskin. Den er på 20 kvantebits (qbits) i et prosjekt med kostnad på 70 millioner Euro.

Det er mye større enn det paret med to qbit-maskiner Oslo Met kjøpte i 2021 for rundt en halv million kroner stykket.

Men det er fremdeles veldig mye mindre enn den millionen med qbit man mener trengs for å skape en såkalt KRK - en kryptorelevant kvantedatamaskin som kan knekke dagens krypteringsnøkler.

– Hvor store kvantedatamaskinene må være for å få det til, er usikkert, presiserer Engh-Hellesvik. – Noen mener 100 millioner qbit og noen mener 100.000, avhengig av hvilken kvanteteknologi som brukes. Men selv om det er usikkerhet rundt akkurat det nå, så antar vi at kvantedatamaskiner en gang vil ha kapasitet til å knekke vår eksisterende krypto. Og det skjer trolig i overskuelig framtid, sier han.

NSM antyder at det kan skje allerede rundt 2030, men sikkerhetsmyndighetene er urolige for at det skjer enda tidligere, og uten at vi får vite om det.

Under åpningen av kryptosenteret på Fornebu viste NSM fram en Enigma krypteringsmaskin fra andre verdenskrig. At nazi-Tysklands Enigma-kode ble knekt regner historikerne for en av de viktigste hendelsene under krigen, og NSM-sjef Sofie Nystrøm fortalte i sitt åpningsinnlegg at frykten er at vi nærmer oss et slikt Enigma-øyeblikk for våre egne krypteringsnøkler.

– Kanskje er det en reell trussel allerede i dag. Vi vet ikke. For de som knekker koder vil holde det skjult så lenge som mulig.