Cloudflare hat der Umgebung Cloudflare Workers eine optionale Unterstützung für die quantencomputerresistenten Verschlüsselungsalgorithmen ML-KEM und ML-DSA über die Web-Crypto-Schnittstelle hinzugefügt. Die Änderung ermöglicht es Entwicklern, moderne Alternativen für den Schlüsselaustausch und digitale Signaturen mithilfe nativer Schnittstellen in der Laufzeitumgebung zu testen, anstatt separate Implementierungen in JavaScript oder WebAssembly einzubinden.
Die Unterstützung ist derzeit über das Kompatibilitäts-Flag webcrypto_modern_algorithms verfügbar, da die Schnittstelle für die modernen Algorithmen weiterhin auf einem veränderlichen Entwurf basiert. Die erste Version unterstützt ML-KEM-768 für die Schlüsselverkapselung und ML-DSA-44 für Signaturen; außerdem werden ML-KEM-1024, ML-DSA-65 und ML-DSA-87 bereitgestellt. ML-KEM-512 wird dagegen nicht unterstützt, weil die in Workers verwendete Version von BoringSSL dies nicht ermöglicht.
Was bietet die neue Schnittstelle?
Die Erweiterung umfasst die Operationen encapsulateBits(), decapsulateBits(), encapsulateKey() und decapsulateKey() sowie getPublicKey(), SubtleCrypto.supports() und den Import und Export von JWK-Schlüsseln für diese Algorithmen. Die Schnittstelle zur Überprüfung der Unterstützung ermöglicht es Bibliotheken, nicht davon auszugehen, dass die Algorithmen in allen JavaScript-Umgebungen verfügbar sind, insbesondere wenn der Code über Workers, Node.js, Deno und Browser ausgeführt wird.
ML-KEM führt die vollständige Verschlüsselung nicht allein durch; es erzeugt Material für einen gemeinsamen Schlüssel, das Protokolle wie Hybrid Public Key Encryption, kurz HPKE, zusammen mit einer Schlüsselableitung und einem symmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus wie AES-GCM verwenden können. ML-DSA bietet dagegen ein Modell, das Ed25519 und ECDSA näherkommt: Es erzeugt ein Schlüsselpaar, signiert Daten und überprüft die Signatur.
Warum ist diese Nachricht wichtig?
Der Übergang zu quantencomputerresistenter Verschlüsselung erfolgt nicht durch einen einzigen Austausch, sondern erfordert die Aktualisierung von Protokollen, Bibliotheken, Diensten und Bereitstellungsumgebungen. Cloudflare zufolge verringert die Bereitstellung nativer Primitives innerhalb von Web Crypto die Notwendigkeit, mit jeder Bibliothek eine eigene Verschlüsselungsimplementierung auszuliefern, und bietet Entwicklern einen praktischen Ausgangspunkt zum Testen von Integrationen wie der JWT-Signierung mit ML-DSA oder der Verwendung von ML-KEM innerhalb von HPKE, was mit Protokollen wie OHTTP verbunden ist.
In der Praxis macht diese Änderung Workers-Anwendungen nicht automatisch quantencomputerresistent und bietet für kein Protokoll einen vollständigen Migrationspfad. Sie stellt lediglich die grundlegenden Bausteine bereit; die Entwickler der Bibliotheken müssen weiterhin das geeignete Protokoll, die Verschlüsselungssammlungen und die Kompatibilitätsmechanismen auswählen.
Einschränkungen und nächste Schritte
Workers führt diese Funktionen in der Web-Crypto-Schicht innerhalb der auf V8 basierenden Umgebung workerd aus und greift dabei auf Primitives von BoringSSL zurück. Die Erweiterung umfasste Web Platform Tests, Tests speziell für das Kompatibilitäts-Flag sowie neue TypeScript-Definitionen.
Die aktuelle Phase umfasst keine weiteren Algorithmen aus dem modernen Web-Crypto-Vorschlag, etwa SHA-3, cSHAKE, TurboSHAKE und ChaCha20-Poly1305. Auch ist HPKE nicht Teil der Workers-Schnittstelle selbst geworden. Cloudflare weist darauf hin, dass ML-DSA-Schlüssel und -Signaturen deutlich größer sind als ihre Gegenstücke bei RSA oder Ed25519. Daher beseitigen geringere Kosten für die Einbindung der Implementierung und eine verbesserte Leistung nicht die Auswirkungen der größeren Schlüssel-, Signatur- und Chiffretextgrößen auf Netzwerk oder Speicher.
Die Frage, ob die Unterstützung zum Standard wird, bleibt offen, bis der Entwurf stabil ist und Rückmeldungen von Bibliotheksentwicklern vorliegen. Daher sollte die Erweiterung als Möglichkeit zum Experimentieren und zur Überprüfung der Integration betrachtet werden, nicht als Hinweis darauf, dass alle Anwendungen sofort für den Übergang bereit sind.