Wybór Europejskiej Agencji Kosmicznej padł na firmę AROBS Polska (część AROBS Group) jako wykonawcę tego niezwykłego projektu. Celem projektu Post-Quantum Cryptography Algorithms for Satellite Telecommunication Applications (PQC ASTrAL) jest rozwój i wdrożenie szyfrowania z użyciem algorytmów postkwantowych. W ten sposób komunikacja między satelitami ma zostać zabezpieczona na wypadek, gdyby tradycyjne szyfry poległy w starciu w komputerami kwantowymi.
Algorytmy postkwantowe na orbicie
Komputery kwantowe na Ziemi są jeszcze w powijakach, ale to kwestia czasu aż ludzkość je opanuje. Zabezpieczenia satelitów mają być zaprojektowane z myślą o znacznie dłuższej perspektywie. Postkwantowy system kryptograficzny jest więc logicznym krokiem, jeśli ESA ma być gotowa na to, co przyniesie niedaleka przyszłość.
AROBS Polska jest głównym wykonawcą projektu. Będzie odpowiadać za rozwój sprzętu oraz elementów oprogramowania. Za stronę kryptograficzną projektu będzie zaś odpowiadać firma ResQuant z Łodzi, pracująca z algorytmami kwantowymi i postkwantowymi.
Czytaj też: Kwantowe turbodoładowanie w wojsku. QuINS ma być kluczowy na wojnie, kiedy wszystko zawiedzie
Satelity mają być zdolne do przeprowadzania uwierzytelniania, cyfrowego podpisywania danych i zabezpieczania komunikacji w taki sposób, by nie groziły jej cyberataki tradycyjne ani kwantowe. System ma umożliwić generowanie kluczy kryptograficznych, weryfikację i zarządzanie nimi w stacjach kontroli oraz bezpośrednio na satelitach. Zaszyfrowane w ten sposób zostaną także pakiety oprogramowania dla satelitów oraz aktualizacje.
Warto pamiętać, że mówimy tu o urządzeniach działających kilkadziesiąt lat, do których nie ma łatwego dostępu fizycznego. Liczba tych urządzeń rośnie w oczach. W 2025 roku na orbitach okołoziemskich krąży ich już ponad 40 tysięcy. Spełniają przeróżne funkcje, od komunikacji międzykontynentalnej przez dostarczanie internetu i danych do prognoz pogody po monitorowanie stanu lasów i ustalanie pozycji pojazdów (GPS). Dane z satelitów mogą zadecydować o wyniku konfliktów zbrojnych, cenach żywności i ostrzegać miliony osób przed katastrofami. Tylko czekać aż niektóre z satelitów zostaną uznane za część infrastruktury krytycznej. Już teraz trudno wyobrazić sobie codzienne funkcjonowanie bez nich, a wartość rynku gospodarki kosmicznej rośnie z dnia na dzień.
Metody postkwantowe, użyte w projekcie, będą zgodne ze standardami amerykańskiego National Institute of Standards and Technology, opracowanymi w 2024 roku oraz innymi międzynarodowymi standardami bezpieczeństwa. Ponadto będzie kompatybilne z szybkimi protokołami komunikacji lotniczej SpaceWire i SpaceFibre. To ułatwi komunikację między satelitami i statkami kosmicznymi bez kompromisów.
Czytaj też: Fizycy stworzyli nowy rodzaj kryształu czasu. Niesamowite odkrycie zmieni świat technologii
Te działania przyczynią się do wzrostu bezpieczeństwa komunikacji satelitarnej na najbliższe dekady, nawet jeśli atakujący będą mieli do dyspozycji komputery kwantowe, w mig łamiące tradycyjne szyfry. Voicu Oprean, założyciel i dyrektor generalny AROBS, wskazał w informacji prasowej:
Szybki rozwój komputerów kwantowych stanowi poważne wyzwanie dla cyberbezpieczeństwa, ponieważ tradycyjne systemy szyfrowania stają się podatne na wyjątkową moc obliczeniową przyszłych komputerów kwantowych. Skompromitowanie kluczy kryptograficznych może mieć poważne konsekwencje, od nieautoryzowanego przechwycenia komunikacji po przejęcie urządzeń.
Michał Szwajewski, dyrektor generalny AROBS Polska, podkreślił:
Aktualizacja oprogramowania, certyfikatów kryptograficznych oraz mechanizmów negocjacji kluczy są kluczowymi procesami dla utrzymania bezpieczeństwa, jednak słabe elementy w obecnych systemach mogą umożliwić ataki za pomocą podrobionych podpisów cyfrowych lub złamanych kluczy kryptograficznych. […] Poprzez integrację algorytmów post-quantum i wdrażanie mechanizmów bezpieczeństwa w sprzęcie, projekt PQC ASTrAL znacznie redukuje ryzyka, oddzielając przetwarzanie kryptograficzne od systemów podstawowych satelity.
Nie tylko ESA zamierza sięgnąć po algorytmy postkwantowe w szyfrowaniu. Agencje bezpieczeństwa narodowego w krajach europejskich również nakłaniają do wymiany klasycznej kryptografii na postkwantową co najmniej w infrastrukturze krytycznej i sektorze finansowym. Tym sposobem kluczowe systemy będą o krok przed potencjalnymi atakami. W tak ważnych sprawach lepiej przeskoczyć kilka etapów niż zostać choć jeden krok w tyle.
Projekt będzie realizowany w ramach programu Advanced Research in Telecommunications Systems (ARTES) Space Systems for Safety and Security (4S) w dyrektoracie ds. Łączności i Bezpiecznych Komunikacji Europejskiej Agencji Kosmicznej. AROBS Polska już pracował z ESA i innymi organizacjami kosmicznymi przy projektach związanych z komunikacją na orbicie.