Tính năng mới quan trọng nhất của Windows 11 là mật mã hậu lượng tử. Sau đây là lý do.

Microsoft đang cập nhật Windows 11 với một bộ thuật toán mã hóa mới có thể chịu được các cuộc tấn công trong tương lai từ máy tính lượng tử trong một động thái nhằm khởi động những gì có khả năng là sự chuyển đổi công nghệ đáng gờm và quan trọng nhất trong lịch sử hiện đại.

Các máy tính dựa trên cơ sở vật lý của cơ học lượng tử chưa tồn tại bên ngoài các phòng thí nghiệm tinh vi, nhưng nó có khoa học được thiết lập tốt mà cuối cùng chúng sẽ làm được. Thay vì xử lý dữ liệu ở trạng thái nhị phân gồm các số 0 và số 1, máy tính lượng tử chạy trên các qubit, bao gồm vô số trạng thái cùng một lúc. Khả năng mới này hứa hẹn sẽ mang lại những khám phá mới có quy mô chưa từng có trong nhiều lĩnh vực, bao gồm luyện kim, hóa học, khám phá thuốc và mô hình tài chính.

Ngăn chặn ngày tận thế mật mã

Một trong những thay đổi đột phá nhất mà điện toán lượng tử sẽ mang lại là việc phá vỡ một số dạng mã hóa phổ biến nhất, cụ thể là hệ thống mật mã RSA và những dạng dựa trên đường cong elip. Các hệ thống này là những con ngựa thồ mà các ngân hàng, chính phủ và các dịch vụ trực tuyến trên khắp thế giới đã dựa vào trong hơn bốn thập kỷ để giữ bí mật dữ liệu nhạy cảm nhất của h. RSA và các khóa mã hóa đường cong elip đảm bảo kết nối web sẽ cần hàng triệu năm để bị bẻ khóa bằng máy tính ngày nay. Một máy tính lượng tử có thể bẻ khóa các phím tương tự trong vài giờ hoặc vài phút.

Tại hội nghị BUILD 2025 của Microsoft vào thứ Hai, công ty công bố sự sẵn có của các thuật toán kháng lượng tử để SymCrypt, thư viện mã mật mã cốt lõi trong Windows. Thư viện cập nhật có sẵn trong Build 27852 và cao hơn các phiên bản của Windows 11. Ngoài ra, Microsoft đã cập nhật SymCrypt-OpenSSL, dự án nguồn mở của nó cho phép thư viện OpenSSL được sử dụng rộng rãi sử dụng SymCrypt cho các hoạt động mã hóa.

Bản cập nhật hôm thứ Hai gói các thuật toán điện toán hậu lượng tử mới được Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) của Bộ Thương mại Hoa Kỳ lựa chọn trong đó lái xe nhiều năm để tìm sự thay thế cho RSA và hệ thống mật mã đường cong elip. Các thuật toán mới là mới nhất được thêm vào danh sách FIPS, danh sách các tiêu chuẩn được NIST xác nhận để đảm bảo mức độ bảo mật và khả năng tương tác được đảm bảo. Việc đưa vào Windows cho phép các nhà phát triển gọi các thuật toán PQC mới bằng cách sử dụng một bộ giao diện lập trình mà Microsoft gọi là API mật mã: Thế hệ tiếp theo (CNG).

“Việc cung cấp các thuật toán PQC tiêu chuẩn FIPS mới cho các nhà phát triển trong bản dựng Insider thông qua API CNG tiêu chuẩn là bước đầu tiên tốt của Windows và chính xác là những gì các nhà phát triển bên thứ ba viết ứng dụng Windows cần để bắt đầu di chuyển và thử nghiệm mã của riêng họ sang PQC,” Brian LaMacchia, một kỹ sư mật mã, người giám sát quá trình chuyển đổi hậu lượng tử của Microsoft từ năm 2015 đến năm 2022 và hiện đang làm việc tại Farcaster Consulting Group, đã viết trong một email. Ông nói thêm rằng Microsoft đã tiết lộ trước đó rằng họ đã bắt đầu công việc tích hợp các thuật toán vào SymCrypt, “nhưng đây là thông báo đầu tiên về công việc đó xuất hiện trong bản dựng Windows.‘ beta (’Insider”)

Các thuật toán mới được gọi là ML-KEM và ML-DSA, viết tắt của “Cơ chế đóng gói khóa dựa trên mô-đun-mạng ” và “Thuật toán chữ ký số dựa trên mô-đun, ” tương ứng. ML-KEM cung cấp phương tiện để truyền tài liệu khóa mã hóa một cách an toàn và ML-DSA cho phép tạo chữ ký số. Các thuật toán này trước đây được gọi là CRYSTALS-Kyber và CRYSTALS-Dilithium nhưng đã lấy tên mới của chúng khi chúng tiến bộ đủ xa thông qua chương trình PQC của NIST.

Cẩn thận với kích thước khóa được phân bổ sai

Sức mạnh của RSA và mật mã đường cong elip dựa trên các vấn đề toán học đơn giản để giải quyết theo một hướng và gần như không thể giải quyết theo hướng khác. Ví dụ, RSA dựa vào độ khó của việc phân tích các số cực lớn, trong khi mật mã đường cong elip dựa vào độ khó của việc giải bài toán logarit rời rạc. Trong nhiều thập kỷ nay, các nhà mật mã học đã biết rằng những vấn đề tương tự là không đáng kể để giải quyết bằng một máy tính lượng tử đủ lớn.