Ancaman komputer kuantum terhadap sistem keamanan digital bukan lagi sekadar teori. Sejumlah peneliti memprediksi bahwa dalam beberapa tahun ke depan, komputer kuantum dapat memiliki kemampuan untuk memecahkan metode enkripsi yang saat ini digunakan secara luas.

Untuk mengantisipasi risiko tersebut, National Institute of Standards and Technology (NIST) Amerika Serikat telah merilis tiga standar utama Post-Quantum Cryptography (PQC). Ketiganya dirancang untuk melindungi data dari serangan komputer kuantum, tetapi memiliki fungsi yang berbeda.

Lalu, apa perbedaan ketiga standar tersebut?

Mengapa Post-Quantum Cryptography Dibutuhkan?

Saat ini, berbagai aktivitas digital seperti transaksi online, email, layanan perbankan, hingga penyimpanan data perusahaan dilindungi oleh sistem enkripsi modern. Namun, kemampuan komputasi kuantum berpotensi mengubah kondisi tersebut.

Beberapa alasan mengapa PQC menjadi pentin,g antara lain:

• Komputer kuantum dapat menyelesaikan perhitungan yang sangat sulit bagi komputer konvensional.
• Algoritma enkripsi yang digunakan saat ini berpotensi menjadi rentan di masa depan.
• Data sensitif yang dicuri hari ini bisa saja didekripsi ketika teknologi kuantum sudah matang.
• Organisasi membutuhkan sistem keamanan yang mampu bertahan dalam jangka panjang.

Karena itu, NIST mengembangkan standar baru yang dirancang untuk tetap aman meski menghadapi serangan berbasis komputasi kuantum.

Baca Juga: Mengenal Post Quantum Cryptography dalam Keamanan Digital

Standar Enkripsi Post-Quantum Cryptography

Ada tiga standar enkripsi yang dirlis oleh NIST, yakni sebagai berikut:

1. FIPS 203 (ML-KEM): Untuk Melindungi Pertukaran Data

FIPS 203 menjadi standar utama untuk kebutuhan enkripsi umum. Standar ini menggunakan algoritma ML-KEM (Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism), yang sebelumnya dikenal sebagai CRYSTALS-Kyber.

Karakteristik utama FIPS 203 meliputi:

• Digunakan untuk mengamankan pertukaran kunci enkripsi.
• Menjadi fondasi keamanan saat dua sistem saling berkomunikasi.
• Memiliki ukuran kunci yang relatif kecil sehingga lebih efisien.
• Menawarkan proses enkripsi yang cepat.
• Cocok digunakan pada berbagai aplikasi dan layanan digital.

Singkatnya, jika tujuan utamanya adalah menjaga kerahasiaan data yang dikirim melalui internet, FIPS 203 merupakan standar yang digunakan.

2. FIPS 204 (ML-DSA): Untuk Verifikasi Identitas Digital

Berbeda dengan FIPS 203 yang berfokus pada kerahasiaan data, FIPS 204 dirancang untuk melindungi tanda tangan digital (digital signature).

Beberapa fungsi utama FIPS 204 adalah:

• Memastikan identitas pengirim dapat diverifikasi.
• Menjamin dokumen digital tidak diubah setelah ditandatangani.
• Mendukung autentikasi pengguna dan sistem.
• Membantu menjaga integritas transaksi digital.
• Menjadi standar utama untuk kebutuhan tanda tangan digital pasca-kuantum.

Standar ini menggunakan algoritma ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm), yang sebelumnya dikenal sebagai CRYSTALS-Dilithium.

Singkatnya, FIPS 204 digunakan untuk membuktikan identitas dan memastikan keaslian data digital.

3. FIPS 205 (SLH-DSA): Opsi Cadangan untuk Tanda Tangan Digital

FIPS 205 juga digunakan untuk tanda tangan digital, tetapi memakai pendekatan matematika yang berbeda dibandingkan FIPS 204.

Keunggulan dan peran FIPS 205, antara lain:

• Menggunakan algoritma SLH-DSA yang sebelumnya dikenal sebagai Sphincs+.
• Mengadopsi metode berbasis hash yang berbeda dari ML-DSA.
• Disiapkan sebagai alternatif jika standar utama mengalami kerentanan.
• Memberikan lapisan keamanan tambahan bagi organisasi.
• Membantu meningkatkan ketahanan sistem keamanan jangka panjang.

Meski fungsinya serupa dengan FIPS 204, keberadaan standar ini menjadi bagian penting dari strategi mitigasi risiko NIST.

Singkatnya, FIPS 205 berfungsi sebagai opsi cadangan untuk kebutuhan tanda tangan digital pasca-kuantum.

Baca Juga: Video Call Kini Jadi Target Baru Deepfake, Harus Apa?

Perbandingan Tiga Standar Post-Quantum Cryptography

Agar lebih mudah dipahami, berikut perbandingan ketiga standar PQC:

Aspek	FIPS 203 (ML-KEM)	FIPS 204 (ML-DSA)	FIPS 205 (SLH-DSA)
Nama Sebelumnya	CRYSTALS-Kyber	CRYSTALS-Dilithium	Sphincs+
Fungsi Utama	Enkripsi dan pertukaran kunci keamanan	Tanda tangan digital	Tanda tangan digital
Tujuan	Menjaga kerahasiaan data yang dikirim	Memastikan identitas pengirim dan integritas data	Menjadi alternatif jika standar utama mengalami kerentanan
Digunakan Saat	Dua pihak bertukar data secara aman	Menandatangani dokumen atau transaksi digital	Membutuhkan metode tanda tangan digital cadangan
Pendekatan Kriptografi	Module-Lattice-Based Key Encapsulation Mechanism	Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm	Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm
Status di NIST	Standar utama untuk enkripsi	Standar utama untuk tanda tangan digital	Standar cadangan untuk tanda tangan digital
Kelebihan	Cepat dan ukuran kunci relatif kecil	Efisien dan cocok untuk berbagai kebutuhan autentikasi	Menggunakan pendekatan berbeda sehingga menambah lapisan keamanan
Analogi Sederhana	Seperti brankas yang mengamankan isi pesan	Seperti tanda tangan resmi yang membuktikan identitas pengirim	Seperti tanda tangan cadangan jika metode utama bermasalah

Mana yang Paling Penting?

Ketiga standar tersebut sebenarnya saling melengkapi, bukan saling menggantikan.

Dalam implementasinya:

• FIPS 203 melindungi kerahasiaan data.
• FIPS 204 memverifikasi identitas dan keaslian dokumen.
• FIPS 205 menyediakan alternatif apabila standar utama mengalami masalah keamanan.
• Organisasi kemungkinan akan menggunakan lebih dari satu standar sekaligus.
• Kombinasi ketiganya membantu menciptakan sistem keamanan yang lebih tangguh menghadapi era komputasi kuantum.

Karena fungsi yang berbeda itulah, migrasi menuju keamanan pasca-kuantum membutuhkan pendekatan yang menyeluruh, bukan hanya mengganti satu algoritma saja.