2 月、Google はソリューションである Merkle Trees を発表しました。これらの階層データ構造では、暗号化ハッシュやその他の数学的計算を使用して、コンテンツのごく一部を使用して大量の情報のコンテンツを検証します。 GoogleとCloudflareが限定的なパイロットプログラムでテストしたこの設計では、ハンドシェイクデータの量が現在処理している量とほぼ同じ約40キロバイトに削減される。
現在の WebPKI は、証明書の信頼性を証明するために、量子的に脆弱な署名のマルチリンク チェーンに依存しています。署名を量子耐性のあるものに置き換えるのはリソースを大量に消費するため、チェーンはコンパクトなマークル ツリー証明に置き換えられます。このような証明を完了するために、CA は数百万の証明書を表すことができる単一の「ツリーヘッド」にのみ署名します。ほとんどの場合、ブラウザーが処理するデータは「ベンチマーク」であり、証明書がツリー内のどこかにあることを簡単に証明します。
業界全体のルールでは、TLS 証明書を公開透明性ジャーナルと呼ばれる添付ファイルのみの分散台帳に公開することが求められています。 Web サイトの所有者はログをリアルタイムでチェックして、使用しているドメインに対して不正な証明書が発行されていないことを確認します。この透明性プログラムは、2011 年にオランダに拠点を置く DigiNotar がハッキングされたことを受けて実施されました。このハッキングにより、Google やその他の Web サイト向けに 500 件の偽造証明書が偽造され、その一部はイランの Web ユーザーをスパイするために使用されました。
ショールのアルゴリズムが実用化されれば、古典的な暗号署名や証明書ジャーナルの公開鍵を偽造できるようになる。最後に、攻撃者は、証明書が登録されていないにもかかわらず、ブラウザまたはオペレーティング システムに証明書が登録されていることを証明するために使用される署名付き証明書のタイムスタンプを改ざんする可能性があります。
現在の PKI システムでは、更新は署名チェーンに新しいリンクを追加することによって処理されます。マークル ツリーは、個々のリンクを明示的にリストすることなく、一連の署名の証拠を提供します。この設計にはもう 1 つの大きな利点があります。現在のシステムでは、透過性ログは証明書の発行とは別のプロセスです。対照的に、マークル ツリー証明書の場合、ログ記録は発行の重要な部分です。 CloudflareのエンジニアであるMari Galicer氏は、「送信と記録を組み合わせることで、透明性はアドオンではなく運用の要件になります」と述べた。
Cloudflareのプランには他にも多数のモデルが含まれています。 1 つは自動証明書管理環境 (ACME) です。これは、証明書を発行し、有効期限が切れる直前に証明書を継続的に更新するためのオープンソース メカニズムです。また、耐量子証明書は、サーバーの故障やその他の技術的な問題によりベンチマークの更新を受信できない場合に、署名を帯域外 (ブラウザの更新などを介して) 送信するためのメカニズムも提供します。 Cloudflareは、2027年の第1四半期に証明書の発行を開始する予定だと述べた。