首个后量子密码学标准发布:量子时代加密防护启航

作者: CBISMB

责任编辑: 张金祥

来源: ISMB

时间: 2024-08-14 10:11

关键字: 量子密码学,标准,加密防护

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尽管量子计算机要达到实用水平还需时日,但科学界预计在未来5到10年内,全尺寸、具备纠错功能的量子计算机有望投入使用。这一前景不仅为化学和材料科学等领域的计算难题带来希望,也给当前最常用的加密方案带来前所未有的挑战。传统加密算法如RSA,其数学原理使得传统计算机几乎无法破解,但在量子计算机面前则可能变得脆弱不堪。

为了应对这一挑战,美国国家标准与技术研究院(NIST)于周二公布了首套后量子密码标准,包括ML-KEM(原名CRYSTALS-Kyber)、ML-DSA(原名CRYSTALS-Dilithium)和SLH-DSA(原名SPHINCS+)。这些新算法标志着加密技术进入了一个新的时代,众多企业也开始考虑实施这些算法以应对未来量子计算机的威胁。

ML-KEM算法与当前用于服务器间建立安全通道的公私加密方法相似,其核心在于使用格系统(以及故意生成的错误),使得即使是量子计算机也难以解决。而ML-DSA则使用类似方案来生成密钥,专注于创建和验证数字签名。SLH-DSA同样关注数字签名的创建,但基于不同的数学基础。

其中,ML-KEM和ML-DSA算法源自量子计算机制造领域的领导者IBM。IBM研究总监Dario Gil认为,我们将在本世纪末迎来一个重大转折点,届时IBM预计将构建一个完全纠错的量子计算机系统。他表示,从现在起至2035年间,量子计算机有可能破解RSA加密,因此现在是企业开始考虑加密技术未来影响的关键时刻。

然而,Gil也指出,很少有企业甚至政府机构意识到这一紧迫性。尽管许多首席信息安全官(CISO)已经意识到这个问题,但采取行动的紧迫性仍然很低。这主要是因为长期以来,量子计算被视为一个需要五年才能实现的技术,导致了一定的观望态度。

现在,随着新标准的发布,行业需要开始实施这些新算法。Gil表示,尽管数学创造很难,但替代现有加密方案应该不难。然而,他也承认说起来容易做起来难,许多企业甚至可能没有一份完整的清单来说明他们目前在哪些地方使用了加密技术。

因此,Gil建议企业需要类似于“加密物料清单”的东西,以确保他们知道在构建软件时使用了哪些加密技术和库。就像量子领域的其他许多事物一样,现在似乎是为量子时代的到来做准备的好时机,无论是学习如何对这些机器进行编程,还是学习如何保护数据不受它们的影响。企业有大约五年的时间来做好准备迎接这一挑战。

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