Skip to main content

Pencegahan Penipuan

14 Maret 2024

 

Ancaman siber kuantum kemungkinan masih bertahun-tahun lagi. Mengapa - dan bagaimana - kami bekerja hari ini untuk menghentikannya

Upaya Mastercard termasuk percontohan untuk menguji apakah distribusi kunci kuantum akan bekerja pada jaringan globalnya yang kompleks.

Christine Gibson

Contributor

Anda mungkin melakukannya setiap hari tanpa berpikir panjang - berbelanja online dengan kartu kredit Anda, atau menginstal pembaruan di ponsel Anda, atau mengirim file rahasia ke rekan kerja. Tetapi bagaimana Anda bisa yakin bahwa akun Anda tidak akan diretas, atau bahwa pembaruan itu bukan malware?

Jawabannya adalah protokol keamanan internet, yang melindungi miliaran transaksi dan komunikasi setiap hari. Metode enkripsi modern menggunakan algoritma yang terlalu sulit untuk dipecahkan oleh komputer konvensional. Bahkan superkomputer yang paling kuat mungkin menghabiskan jutaan tahun menebak sebelum mendarat di kunci sandi yang tepat.

Namun, sebuah perangkat baru yang disebut komputer kuantum dapat memecahkan kode tersebut dalam hitungan menit. Dengan memanfaatkan sifat-sifat mekanika kuantum untuk kemajuan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam memproses daya, mesin ini memiliki potensi untuk membantu para ilmuwan menemukan obat-obatan blockbuster atau mendesain baterai berefisiensi tinggi. Namun, di tangan sindikat kejahatan atau peretas yang disponsori negara, mereka dapat menghancurkan landasan keamanan digital. Meskipun komputer kuantum belum tersedia secara luas untuk memecahkan standar kriptografi, perlombaan sedang berlangsung untuk memperkuat pertahanan di seluruh dunia.

“Kami menghadapi ancaman yang benar-benar eksistensial terhadap perdagangan global,” kata Ed McLaughlin, presiden dan chief technology officer untuk Mastercard. "Kami ingin memimpin inovasi untuk melindungi bisnis dan pelanggan di mana saja."

Jadi pada tahun 2021, Mastercard meluncurkan proyek Keamanan dan Komunikasi Kuantum, memodelkan metode baru untuk enkripsi yang tahan terhadap serangan kuantum. Hasilnya akan secara langsung menginformasikan desain jaringan di masa depan saat para insinyur mengidentifikasi kerentanan dan menguji peningkatan. 

Ancaman kuantum

Komputer kuantum, seperti halnya komputer klasik, mengandalkan fenomena fisik untuk menyandikan informasi sebagai rangkaian angka satu dan nol. Pada laptop Anda, entitas fisiknya adalah arus listrik, yang dapat berupa mati atau hidup - 0 atau 1. Komputer kuantum menggunakan qubit, partikel subatom yang telah diisolasi dalam sirkuit khusus atau ruang vakum. Seperti sirkuit dalam komputer klasik, qubit terbatas pada dua keadaan yang berbeda (misalnya arah spin elektron atau polarisasi foton).

Tapi - di sinilah mulai menjadi aneh - qubit dapat dimasukkan ke dalam superposisi, yang berarti mereka menempati kedua keadaan sekaligus, sampai mereka diamati, di mana mereka runtuh ke dalam satu hasil. (Ingat kucing Schrödinger, yang hidup dan mati pada saat yang sama?) Dimensi tambahan ini memungkinkan komputer kuantum untuk menyulap semua solusi yang mungkin untuk suatu masalah secara bersamaan.

Mekanika kuantum juga memberikan qubit dengan pengganda gaya, dan itu bahkan lebih aneh: Qubit dapat menjadi terjerat, yang berarti bahwa keadaan mereka berkorelasi, baik selalu cocok atau selalu berlawanan. Tidak peduli seberapa jauh jaraknya, perubahan pada sebuah qubit yang terjerat secara instan memengaruhi qubit lainnya, dan mengamati salah satu qubit akan mengonfirmasi kondisi qubit lainnya.

Kedua sifat ini, superposisi dan keterikatan, memberikan komputer kuantum kekuatan yang jauh lebih besar daripada yang dapat dikerahkan oleh superkomputer tercanggih saat ini. Qubit yang terjerat dalam superposisi mendaftarkan setiap kemungkinan kombinasi statusnya, sehingga setiap qubit tambahan menggandakan kapasitas data: Dua qubit menyimpan empat nilai, tiga qubit menyimpan delapan nilai, dan 50 menyimpan lebih dari satu kuadriliun.

“Itulah yang membuat mereka lebih kuat, bahwa mereka melampaui cara konvensional dalam memproses data,” kata George Maddaloni, yang mengawasi tim Operasi, Jaringan, dan Pengalaman Digital Karyawan di Mastercard dan memimpin pendekatan perusahaan untuk melindungi jaringan masa depan terhadap ancaman kuantum.

"Dalam 15 tahun ke depan, komputer-komputer ini dapat meruntuhkan fondasi infrastruktur keamanan siber global."

Enkripsi yang lebih kuat

Untuk mengatasi ancaman ini, para ahli keamanan siber bereksperimen dengan dua strategi paralel: memperkuat algoritme kriptografi konvensional dan menggunakan komputer kuantum untuk mendapatkan kunci enkripsi.

Maddaloni dan timnya menyelidiki kedua pendekatan tersebut. Pertama, mereka menguji algoritma enkripsi baru yang dirancang untuk tahan terhadap kuantum, sebuah taktik yang disebut kriptografi pasca-kuantum, atau PQC. Bermitra dengan pakar tepercaya di bidang ini, tim Mastercard membangun jaringan virtual di cloud, mensimulasikan dua bisnis yang berkomunikasi melalui saluran pribadi. Kemudian mereka bolak-balik mengirim data, dienkripsi oleh algoritma yang telah dipilih oleh National Institute of Standards and Technology sebagai standar PQC yang potensial.

Tujuannya adalah untuk membantu NIST mengevaluasi kandidat algoritme, yang diakui oleh Maddaloni adalah sebuah tantangan. "Kami tidak bisa mengatakan dengan pasti seberapa aman algoritma ini, karena tidak ada komputer kuantum yang tersedia secara luas untuk mengujinya," katanya. “Tapi begitu teknologinya tersedia secara komersial, itu akan terlambat.”

Untuk mempelajari lebih lanjut, Mastercard juga telah mengeksplorasi bagaimana teknologi dapat berintegrasi dengan jaringan yang ada. "Kami menguji untuk melihat apakah platform perangkat keras yang ada dapat mendukung PQC dengan pembaruan perangkat lunak sehingga kami tidak perlu mendesain peralatan yang sama sekali baru," jelas Maddaloni.

Memerangi qubit dengan qubit

Dengan tujuan jangka panjang, tim ini juga menguji solusi dalam distribusi kunci kuantum, atau QKD, di mana urutan partikel cahaya mengkodekan kunci enkripsi. Saat mereka melakukan perjalanan dari pengirim ke penerima, kunci dilindungi dari penyadap oleh sifat-sifat mekanika kuantum. Karena mengamati partikel kuantum mengubahnya secara permanen, setiap upaya peretas untuk membaca atau menyalin foton akan menciptakan kesalahan pada sisi penerima.

Untuk menentukan apakah QKD dapat bekerja di jaringan global Mastercard yang kompleks, tim menciptakan model arsitektur berkemampuan kuantum. Hal itu sendiri menjadi tantangan tersendiri, karena hanya sedikit vendor perangkat keras yang membuat peralatan yang dapat berintegrasi dengan sistem QKD.

"Tidak ada solusi yang siap pakai," kata McLaughlin. "Kami harus membuatnya sendiri."

Dua dari pengaturan pengujian terbatas pada laboratorium. Tim menghubungkan generator dan pemancar QKD canggih ke jenis perangkat keras fisik yang sama yang membentuk jaringan Mastercard. Kemudian, sementara sistem meniru aliran pesan di dunia nyata, para insinyur mengukur kinerja setiap solusi; yang tercepat dapat memberikan kunci ke 1.831 perangkat setiap detiknya. Mereka juga menghitung waktu pemulihan setiap sistem setelah gangguan sementara (pemenang kembali online dalam lima menit). Dalam satu pengaturan, tim mensimulasikan peretas yang memata-matai saluran kuantum. Penerima dengan benar mengenali qubit yang terganggu sebagai kesalahan.

Untuk menguji QKD pada jarak yang lebih jauh, para insinyur memasang kabel serat optik sepanjang 2,5 mil di antara dua bangunan. Kemudian, untuk mensimulasikan koneksi antarnegara bagian atau lintas benua, mereka melemahkan sinyal dengan perangkat optik. Kunci tiba lebih lambat, tetapi masih cukup cepat untuk banyak aplikasi.

Meskipun tim pada akhirnya menyimpulkan bahwa QKD belum siap untuk ditayangkan, perangkat QKD generasi terbaru secara signifikan lebih andal dan tangguh daripada pendahulunya. Jika para vendor mempertahankan kecepatan yang sama, QKD dapat siap untuk digunakan dalam lima tahun ke depan.

"Kami menguji secara real time dengan vendor kami," kata McLaughlin. “Jika dan ketika QKD menjadi standar industri, kami membuka jalan bagi perusahaan lain untuk menjaga data bisnis dan pelanggan mereka tetap aman.”