量子コンピュータは、データ集約型のタスクを変革し得る一方で、転送中のデータを保護する暗号技術に対して特有の脅威もたらす。
中央銀行デジタル通貨(CBDC)システムは国境を越えた決済の改善を目指しているが、そのことによって主要な取引データが量子攻撃のリスクにさらされる可能性がある。
中央銀行は、決済インフラを標的とする量子サイバー攻撃から防御するため、CBDCシステムに暗号の敏捷性を組み込まなければならない。
量子コンピューティングは、各分野にわたるデータ集約型のタスクを革新する破壊的な力である。しかし、現在のデータ暗号方式を破るために使用され得るため、特有のサイバーセキュリティ上の脅威もたらす。
世界経済フォーラムは、世界の金融システムの改善にどのように取り組んでいるのか。
金融・通貨システムセンターは、持続可能性や強靭性からイノベーションやデジタル化に至るまで、世界の金融システムの変革を理解するために指導者を集めている。
センターは、協力と知見を促進することにより、パートナーが金融システムを長期的な経済安定と共有された繁栄に適合させることを支援している。
業界の関係者が金融市場の近代化を進める中、中央銀行デジタル通貨(CBDC)の時代において、量子耐性のある金融システムの構築に重点を置く必要がある。
重要インフラには重要な保護措置が必要である
世界経済の中央銀行の98%超がCBDCの検討を行っており、国境を越えた決済の効率性を高め、金融包摂を強化し、中央銀行マネーの役割を維持するため、次世代の金融市場においても検討を進めている。
並行して、民間部門は、規模を拡大して運用できる量子コンピュータの開発を進め、2025年までに1.3兆ドルの価値を創出しようとしている。
量子コンピュータは、多次元の状態を取り得る量子ビット(キュービット)を用いる(すなわち、0、1、または0と1の任意の中間的な状態をとり得る)。これにより、金融ポートフォリオの最適化や新薬の発見といった複雑な問題を、従来のスーパーコンピュータよりも優れた方法で解くことができる。
しかし、悪意のある主体がこの新技術を用いて、最も重要なシステムの一部の公開鍵暗号方式を破ることも可能である。
CBDCシステムは、機密性の高い顧客データ、取引データ、市場データなど、多くのシステムと同様に、送信中の「転送中」のデータを保護するために暗号技術に依存している。そのため、CBDCおよびRTGSシステムのような他の国内決済システムは、量子の脅威に対して脆弱である。
これらのシステムが決済・清算システムなどのプラットフォームと相互に接続されていることから、金融の連鎖的波及を防ぐために攻撃を抑止することの重要性が浮き彫りになっている。
CBDCシステムは国境を越えた決済の近代化に寄与するという見方が広がっており、この決済には、管轄区域や機関をまたぐ特定のデータ共有の活動が伴い得る。そのため、分散型台帳技術(DLT)は、CBDCシステムの基盤として試験的に用いられることが多く、その例としてはmBridge、Icebreaker、およびMarianaなどがある。
悪意のある主体は、量子コンピュータを用いてCBDCシステムのネットワーク通信を傍受し、個人になりすまして金融資産を窃取し得る。量子攻撃の手法は大別して三つのタイプがある。
ネットワーク傍受: ネットワークおよび無線通信で送信される情報を傍受する。
ID偽装: オンライン上で個人になりすまし、検証チェックを回避して特権的な操作を実行する。
「今収集し、後で解読する」:転送中の暗号化データを傍受して保存し、量子コンピュータが実用化された後に解読する。専門家は、これが10〜15年後に可能になると見ている。
このような事件の影響は過小評価すべきではない。ハドソン研究所による2021年の調査は、理論上の量子攻撃が米国のリアルタイム・グロス決済(RTGS)システム(「Fedwire Funds Service」)に対して行われた場合、攻撃後に実質GDPが10〜17%減少する可能性があることを示した。その結果、6か月間の景気後退を引き起こし、間接的な損失が数兆ドルに達する可能性もある。
CBDCシステムを保護するための暗号の敏捷性の組み込み
量子コンピュータは、RSAや楕円曲線暗号(ECC)など、金融システムで広く用いられている転送中の暗号化規格を破ることができるため、CBDCシステムにとっての脅威とみなされている。
まだ広く実用化されてはいないものの、専門家は2030年までに約5,000台の稼働中の量子コンピュータが登場すると予測している。量子コンピューティングの出現に伴い、このような攻撃からいかに重要インフラを守るかを理解することがますます重要になっている。
暗号の敏捷性とは、リアルタイムの脅威に基づいて暗号アルゴリズムを容易に統合・切り替えし、進化する攻撃手法を阻止する能力である。
例えば、RSAやECCのような現在の非対称暗号は、次のものによって補完されなければならない:NIST候補の格子ベースのアルゴリズム。モジュール格子ベースのカプセル化方式(ML-KEM/Kyber)、モジュール格子ベースのデジタル署名アルゴリズム(ML-DSA/Dilithium)、ステートレスハッシュベースのデジタル署名アルゴリズム(SLH-DSA/SPHINCS+)などがある。
今年実装が見込まれるその他の仕組みの例は次のとおりである:
鍵カプセル化方式(KEM):非対称アルゴリズムを用いて送信される共通鍵を保護するために設計された暗号プロトコルであり、通信プロトコルが攻撃されることを大幅に防ぐことができる。
デジタル署名アルゴリズム(DSA):電子署名を生成および検証する非対称暗号アルゴリズムであり、これにより各システムにおけるIDを保護する。
CBDCシステムの四つの層(ネットワーク、アプリケーション、データフロー、コード)全体にKEMとDSAを実装することは、ネットワーク傍受、ID偽装、および「今収集し、後で解読する」攻撃を防ぐうえで極めて重要となる。
したがって、中央銀行と金融機関は、CBDCシステムを設計・構築する際に、次のような量子耐性のある戦略を採用すべきである:
新たな脅威に基づいて量子セキュリティのリスク分析を実施し、対策能力を判断すること。
一覧化する暗号資産表(CBOM)を作成し、システム内の関連する暗号化の仕組みの一覧を確立して、定期的なアップグレードを可能にすること。
CBDCシステムへのアクセスを許可された主体に対し、モバイル端末などのネットワーク・エンドポイントを保護するための厳格なサイバー強靭性対策を課すこと。
ネットワークおよびアプリケーションのレベルでトラフィックをカプセル化し、安全で敏捷なアプリケーションを促進するため、ソフトウェア開発ライフサイクルにおいて特定のライブラリの利用を組み込むこと。
DLTに基づく場合、複数のデータセンターまたはノードにデータストレージを共有することでデータの冗長性を確保し、そのために導入される鍵管理が量子耐性を備えていることを保証するよう注意を払うこと。
DLTは他の面では価値があり得るものの、スマートコントラクトが存在するアプリケーションレベルだけでなく、四つの層すべてでの保護が必要となるため、従来のシステムと比較して、量子攻撃を防ぐための暗号の敏捷性の利点を加えるものではない。
ただし、新たな証拠は、DLTが暗号資産表(CBOM)に大きな利益をもたらし得ることを示している。DLTは、暗号化の一覧を信頼不要で検証可能な形で確立できるため、複数の関係者にとって有益である。
量子耐性のある戦略の検討を継続する
CBDCを含む次世代の国内決済システムを保護するためのアプローチを見出す国際的な取り組みが進められている。
世界経済フォーラムは、量子経済ネットワークを設立し、最近、金融セクター向けのガイダンスを策定した。これは、世界の規制アプローチに情報を提供することを目的とし、業界の行動を促す規制当局の重要な役割を踏まえたものである。
国際決済銀行(BIS)は、プロジェクト・リープの第一段階の成果を公表し、金融システムのための量子安全な暗号研究を前進させている。一方、プロジェクト・トゥールビヨンは、CBDCの文脈において、RSA暗号方式を量子安全な格子ベースの方式に置き換えることを検討する、BISのもう一つの取り組みである。
注目すべき民間部門の取り組みとして、量子セキュリティ成熟度指標がある。これはアクセンチュアなどの企業が創始したもので、暗号に対するこの急速に拡大する脅威から防御することにより、文明社会の安全性を向上させ、その実現を加速することを目指している。
中央銀行がCBDCを推進するにあたり、量子によるサイバー攻撃から金融インフラを保護するためのアプローチの中核には、暗号の敏捷性がなければならない。
これがなければ、CBDCシステムと重要インフラは無防備な状態に置かれ、重大な経済的損害をもたらしかねない。量子の脅威を確実に抑止するには、組織の境界を越えたサイバー強靭性の確立に向けた、官民による深い連携が鍵となる。
