A Google anunciou um novo programa no Chrome para desenvolver certificados HTTPS capazes de resistir às ameaças que os computadores quânticos podem representar, sem impor às conexões TLS os custos de largura de banda e desempenho associados aos certificados tradicionais que usam algoritmos pós-quânticos. A empresa, em colaboração com outros parceiros, está desenvolvendo essa abordagem com certificados de árvores de Merkle, conhecidos pela sigla MTCs, paralelamente ao trabalho do grupo PLANTS da IETF.
A iniciativa surge em um momento em que o ecossistema TLS enfrenta um desafio prático: os algoritmos de criptografia resistentes à computação quântica produzem dados maiores, o que pode aumentar o tamanho das cadeias de certificados X.509 exigidas durante o estabelecimento das conexões, especialmente quando são aplicados requisitos de transparência de certificados (CT).
Como funcionam os certificados de árvores de Merkle?
Em vez de depender de uma cadeia grande e sequencial de assinaturas na arquitetura tradicional da infraestrutura de chaves públicas, os MTCs usam provas compactadas de árvore de Merkle. Nesse modelo, uma autoridade certificadora (CA) assina uma única raiz de árvore que representa potencialmente milhões de certificados, enquanto o navegador envia apenas uma prova leve que confirma a inclusão do certificado do site nessa árvore.
A Google considera que esse design pode permitir o uso de algoritmos pós-quânticos fortes sem a grande penalidade de largura de banda que pode resultar das cadeias tradicionais de certificados X.509. O design também separa a força do algoritmo criptográfico do tamanho dos dados transmitidos ao usuário, com o objetivo de reduzir ao mínimo os dados de autenticação no processo TLS.
A transparência, segundo esse modelo, ocupa uma posição essencial no processo de emissão; um certificado não pode ser emitido sem ser incluído em uma árvore pública. Assim, as propriedades de segurança associadas ao ecossistema atual de transparência de certificados tornam-se parte do design, sem acrescentar o mesmo custo ao processo TLS.
Plano de implementação gradual do Chrome
O Chrome já começou a testar MTCs com tráfego real na Internet, e a Google afirma que a implementação ocorrerá em três fases:
- Primeira fase, em andamento: a Google, em colaboração com a Cloudflare, está realizando um estudo de viabilidade para medir o desempenho e a segurança das conexões TLS que usam MTCs. Durante o teste, todas as conexões MTC são respaldadas por um certificado X.509 tradicional e confiável, fornecendo um caminho de fallback que permite medir o desempenho e verificar a confiabilidade da emissão sem colocar em risco a segurança ou a estabilidade da conexão.
- Segunda fase, primeiro trimestre de 2027: a Google pretende convidar operadores de registros de CT que tenham tido pelo menos um registro utilizável no Chrome antes de 1º de fevereiro de 2026 para participar do lançamento inicial de árvores MTC públicas.
- Terceira fase, terceiro trimestre de 2027: a Google definirá requisitos para incluir autoridades certificadoras adicionais no armazenamento de raízes resistente à computação quântica do Chrome, conhecido como CQRS, e no programa de raízes correspondente que oferece suporte apenas a MTCs. Esse programa funcionará paralelamente ao atual Chrome Root Program para administrar gradualmente a transição.
Arquitetura de confiança paralela e mudanças propostas
A Google afirma que a terceira fase também permitirá que os sites optem por reduzir algumas proteções, possibilitando que os sites que desejem usar apenas certificados resistentes à computação quântica sigam essa opção. A empresa também continuará participando da IETF e da C2SP para garantir que as lições aprendidas com os testes sejam incorporadas ao trabalho de definição de padrões e para apoiar quaisquer mudanças relevantes nos padrões pelo Chrome.
A Google propõe um conjunto de direções para a arquitetura TLS do futuro, incluindo a simplificação dos elementos necessários para estabelecer uma conexão segura, a adoção de fluxos de trabalho baseados apenas em ACME e a atualização do mecanismo de comunicação do status de revogação dos certificados em vez das antigas listas CRL, com foco nos casos de comprometimento de chaves. A empresa também está explorando a verificação reprodutível do controle de domínio, para que as evidências de controle fiquem disponíveis publicamente e de forma permanente para verificação independente.
As outras direções incluem priorizar a excelência operacional ao aceitar autoridades emissoras de MTC e desenvolver uma supervisão externa contínua e verificável, em vez de depender apenas da função das auditorias anuais. Ao mesmo tempo, a Google continuará apoiando seus parceiros atuais no Chrome Root Store e a rotação de raízes para manter a compatibilidade das cadeias não resistentes à computação quântica com as políticas do programa. A empresa espera oferecer suporte a certificados X.509 tradicionais que usem algoritmos resistentes à computação quântica dentro de infraestruturas privadas, e não incluídos no Chrome Root Store, em algum momento posterior de 2026.