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量子计算机要来了!网信彩票快三信息会更加安

来源:http://www.hashspaces.com 作者:网信彩票快三 时间:2019-10-13 22:38

“这就是威胁,但是我们当前面临的挑战是,虽然量子计算机能够为我们带来的所有的好处,但是有一个副作用是它会打破我们如今用于商业交换中保护电子商务和金钱的机制。”

作为迫切想“弯道超车”的我们,更应该特别冷静地注意到目前国际上主要的IT企业对抗量子密码的高度重视,就如同它们对量子计算机研发的重视一样。在2016年2月的PQCrypto 2106会议上,在9月ETSI的“量子安全密码年会”上,除了欧美各国政府代表纷纷“以本色示人”积极参会和发表主旨演讲之外,Cisco、Google、Microsoft、Intel、Amazon等全球着名企业均高调参加,甚至在会上发表专题演讲,力图在抗量子密码的制标过程中反映出各自的利益。首先是全球瞩目的网络设备厂商Cisco,该企业目前正在积极考虑在其网络设备当中嵌入抗量子密码算法,从而为未来激烈的市场竞争埋下伏笔。微软则特别强调抗量子密码的加密功能(这也是为什么他们会高度专注上述的“密钥协商算法专利”的原因),Intel则扬言到2020年之际准备在其芯片上嵌入抗量子密码算法......

“我们会放弃这一秘钥,然后只使用我们确认安全的且不会被干涉的秘钥,从而能够为传输秘钥提供一个完全安全的方式。”

第三,是算法覆盖面。由于目前没有一种抗量子密码算法能够很好的兼顾“加密”、“签名”、“认证”等功能点,而这恰恰是第一代公钥密码的优势,因此NIST必将会针对每一个功能点来筛选相应的算法,而且每一个功能点可能还会遴选两种以上的算法。这毫无疑问又加大了工作量。

这也是QLabs当前正在着手解决的问题。

首先,就是任务繁重。如上所述,抗量子密码包括了C、S、M和L等若干种类,每一类都衍生了若干具体的算法。要在这些算法当中遴选出替代第一代公钥密码算法的候选者,仅凭NIST的抗量子密码组的十余位管理者和专家要在短短的三五年时间之内完成此项工作,这是一项不可能的任务。而尽管人们相信NSA强大的密码专家团队在整个标准制订过程中将扮演极为重要的角色,但世界各国各界对NSA这个机构的顾忌也是不言而喻的。因此,在NIST的制标过程中,必将很大程度上采取“公开透明”的方式来说服世界各地的研究人员参与其中。

美国国家安全局也参与其中,要求机构使用大型对称性秘钥,而不是PKI使用的非对称性秘钥。

其次,NIST给出了明确的抗量子密码标准化时间表,一共分为三个阶段:算法征集阶段。从2016年2月至2017年11月为面向全球进行抗量子算法的征集阶段。尽管NIST/NSA对上述四类算法进行了多年的内部研究,但他们仍然希望通过“算法公开征集”这种措施来达到两大目的:一是看看是否尚有“漏网之鱼”,二是增加那些将来获得最后批准的算法的公信力。这一点在“斯诺登事件”之后对“重塑美方的威信”而言尤为重要。算法评估阶段。从2018年开始,预计安排3-5年时间进行候选算法的安全和性能评估。考虑到目前抗量子算法远比当年评选单一的AES或SHA-3算法要复杂,但评选时间却更短,这将在未来几年当中充满挑战。算法制标阶段。最后计划安排两年左右的时间对最终入选的各类抗量子密码算法制订相应的美国国家标准。从上述时间安排可以看出,大致上到2020年或稍后一点的时间,美国方面将完成对各类抗量子密码算法族的评估,从而为“抗量子密码”赢得对“量子计算机研发”的竞赛奠定基础。

美国国家标准与技术研究院选出了90名候选人来帮助开发量子抵抗算法(QRA),这表明到2022年-2023年,将会推出第一个量子抵抗算法。

2015年8月19日,美国国家安全局在其官方网站上宣布正式启动“抗量子密码体制”,即“8.19”声明。事隔整整一年之后,2016年8月16号,中国的量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射,而“量子通信”这一概念落入普通大众的视野,而“量子通信”其实就是密码领域常说的“量子密码”。对此,我们很有必要厘清一下量子密码与抗量子密码的区别。

Sharma注意到,重要的是,QStream每秒会产生数十亿个随机数字,用于支持美国国家安全局推荐的高熵对称性秘钥。

“山雨未来风满楼”。目前世界各国,特别是欧美各国标准化机构纷纷加大了对新一代抗量子密码的研究工作,力图在标准层面抢占战略制高点。值得一提的是,日、韩等亚洲国家对此也高度关注,例如他们派出专家参加了今年6月在我国召开的“首届亚洲抗量子密码论坛”之后,韩国原定为明年的东道国,但他们已经决定提前在今年十一月底在召开第二届亚洲抗量子密码论坛......

根据Sharma和他的同事,现在有三种方式能够缓解这一问题,第一个是找到会被破坏的数学问题,然后用更加复杂的数学问题进行替换。

2015年7月29日,美国正式对外公布“国家战略计算倡议”。正当人们纷纷猜测该战略倡议中提到的未来新型计算是什么样的时候,二十天后的8月19日,美国国家安全局网站上发布了一则消息,开宗明义指出“由于面临量子计算机的潜在威胁”,国家安全局这个负责统管美国政府和军方密码系统的最高机构决定将联邦政府所使用的“B包密码体制”替换成“抗量子密码体制”。一石激起千层浪。首先,在现实社会当中美国国家安全局一直非常低调和神秘(这也是为什么好莱坞总是喜欢拿它来吸引眼球的原因),而这次美国国家安全局居然一反常态在互联网上公开阐明其最核心的秘密—联邦政府部门所使用的密码系统可能面临的巨大威胁,这件事情本身就非常诡异。美国国家安全局用意何在?“8.19”声明背后是否有什么“阴谋”?其次,什么是“抗量子密码”?它和“量子密码”又是什么关系?此外,量子计算机都还没有研发出来,怎样说明一个密码能够抗击量子计算机的攻击?......

“在量子计算方面取得的成就会给我们以前用于保护信息安全的机制带来风险。但是有趣的是,量子技术也能够提供一些解决方案来缓解这一风险或者迎接这一挑战。”他说道。

量子密码本身并不是一种密码算法,而是利用量子物理,特别是量子纠缠的神奇特点来实现传统的加密算法的密钥协商,简称量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)。由于这种特点,QKD主要的应用是不断给用户更新密钥,而不能像公钥密码体制那样进行数字签名和用户身份认证。现阶段世界各国建设的各类量子通信网络,均是指上述的QKD。通信双方在进行保密通信之前,可以依靠QKD系统来“分发”这次加密算法所使用的密钥。由于量子纠缠状态的“不可测性”这一基本物理定律的保障,使得人们从理论上得到了安全性保障,即如果有人企图“偷听”密钥的传递,那么处于纠缠态的量子对就会发生坍塌,从而让通信双方得知此次密钥的传递发生了问题,于是可以再次协商、再次传递…(当然,如果窃听方就是存心捣乱,持续通过这种“偷听方式”来干扰你进行密钥分发,这又带来新的安全隐患)。

量子计算会使世界发生彻底的变革,澳大利亚也将第一个冲向量子终点线。但是量子计算机对药物等领域带来好处的同时,也会破坏当前的安全方法。

密码算法自古以来就是直接与应用相关的。随着计算机网络的快速发展,密码应用也从传统的仅仅用于那些“神秘的部门”走向了千家万户,甚至进一步成为了当今网络空间安全的基石。我们希望在人类即将进入新的“量子时代、智能社会”之际,我国的密码科学工作者也能充分认知量子密码与抗量子密码的本质,摒弃狭隘的个人及小团体利益,以国家与民族大业为重,尽可能避免低水平的重复,立足高远,从容布局,力争新高地。

原标题:量子计算机要来了!信息会更加安全了!

毫无疑问,美方抗量子标准化路线图的企图是雄心勃勃的。然而,它也面临若干挑战。对此,美国国家标准技术研究所抗量子密码组的专家们也毫不讳言。

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其次,是算法成熟度。由于各类抗量子密码算法发明的时间各有先后,有的早在上个世纪七十年代就已经出现了,有的则在近几年才引起人们的关注,因此,一个算法是否已经经过了各国密码学家充分的研究,这对于制标工作而言非常重要。人们肯定不希望看到一款入选的算法公布出来不久之后,就面临严重的安全隐患吧?需要指出的是,并非出现得越久的算法,受到的关注就越广泛。事实上,整个抗量子密码家族也是近几年才引起全球密码学界的广泛关注和研究的。此外,此次抗量子密码制标工作,NIST要求是“纯抗量子密码标准”。换言之,不采用第一代公钥密码与新一代抗量子密码“混编”的方式,即不制订第一代公钥密码向抗量子密码“平滑过渡”的标准。这对抗量子密码的成熟度提出了更高的要求。

QLabs于2008年成立,是堪培拉澳大利亚国立大学物理学院的剥离部门,QLabs的产品组合都是独立于澳大利亚国立大学而开发出来的。

凡事有利必有弊。上述这些抗量子密码算法,虽然各自依赖不同的数学上的困难问题,因而从理论上具备抗量子计算机攻击的特性,但与第一代公钥密码算法相比,它们又有一些缺陷。例如,它们目前普遍效率较低:或者密钥规模较大,或者加解密速度太慢…。一旦贸然将它们投入到当今的互联网当中,有可能会带来运行效率大幅下降。毫无疑问,人们肯定不愿意使用这样一种加密算法,它会花上好几个小时来认证微软的官方网站是否可信,然后才决定是否下载最新的补丁吧?另外一个缺陷是目前这些算法当中,没有一个能够集“加密、签名、认证于一身”。而这恰恰是上一代公钥密码算法的一大优点。更为重要的是,任何密码算法的最终目标是应用,而要应用到现代互联网乃至将来更多更新的网络当中,就必须对它们制订标准,从而使得全世界的软硬件开发厂商遵循同样的标准体系来设计密码应用产品。而这一点正是目前国际密码学界,特别是各大国际标准化机构关注的核心。

Sharma表示,重要的是,这一系统依赖的是易于单向解决的数学问题,但是想要反向解密还是有点难度的,当前的网络安全也是如此。这种用于PKI交换的系统是一种RSA(非对称加密)算法。

我们先来看一看美国国家安全局这个“8.19”声明的要点。国家安全局在密码领域承担了“密码破译”和“密码设计”两大任务。密码破译的工作由国家安全局下属的“信号情报部”(Signals Intelligence Directorate,SID)负责,其前身甚至可以追溯到第二次世界大战期间破译日本的“紫密”等工作,中途岛海战大败日本帝国海军,以及日本“战神”三本五十六的座机被击落均是它立下的战功。而密码设计的工作则由美国国家安全局下属的“信息保障局”(Information Assurance Division, IAD)负责。信号情报部负责“攻”,信息保障局负责“防”,一矛一盾。此次美国国家安全局的“8.19”声明是指其下属的信息保障局研发的B包密码体制将面临量子计算机的威胁,并要求使用“抗量子密码”来替换它。一句话,这次的“8.19”声明是针对美国联邦政府部门自身的密码升级方案。那么B包密码体制为何不再安全了呢?

该公司在二月份宣布利用二极管中的裂纹来开发一个全局熵量子随机数字生成器。裂纹是二极管的一个特性,也被称为量子隧穿,即粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,但是在经典力学里,这是不可能发生的。

然而,1994年,美国贝尔实验室的数学家Peter Shor发明了一种破解算法,从理论上证明了这种算法能够在很短的时间内完成对上面的数学困难问题的求解,从而宣布了现代公钥密码已经不再安全。只不过他的这个破解算法有一个前提,那就是必须使用“大规模的量子计算机”,而这在当时纯属天方夜谭。因为在二十多年前,造出一台能够达到破解现代公钥密码水平的量子计算机所面临的困难就如同让一名幼儿园小朋友马上完成博士论文一样不可思议。

“这也是威胁所在...我们需要在下一个十年内认识到这些威胁,大多数人或许会争辩道,我们已经有了可用且有用的量子计算机。”

在现阶段,量子密码QKD面临的主要技术障碍有两个:一个是纠缠态的量子对的传输距离有限,需要进行“中继传输”,就像奥运火炬一样一棒一棒的接力下去。这就要求每一个“火炬手/二传手”都必须是可靠、可信的。如果某个火炬手“狸猫换太子”,那么整个通信安全就受到破坏。因此如何解决“二传手”本身的可信问题?目前一种解决办法是用公钥密码来对量子通信的各个节点进行“身份认证”。一个典型的例子是世界上着名的量子通信产品生产厂商,瑞士的IQD公司所生产的量子通信设备,就是使用现代公钥密码来对传输节点进行身份认证的。但如果现代公钥密码在量子计算机面前不堪一击,那么节点的身份依然可能被冒充。事实上,人们正在考虑使用抗量子公钥密码来替换上一代公钥密码,为量子通信网络中的各个节点提供身份认证。

澳大利亚量子网络安全公司QuintessenceLabs(以下简称为QLabs)的创始人兼首席执行官Vikram Sharma在上周的ACS堪培拉大会发表演讲后接受了ZDNet的访谈,他详细描述了全球安全行业的计划,为在接下来的十年内实现量子计算机而做准备。

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“通过设计新的量子态或者效应,已经展现出了很多的量子所具备的能力,并且在未来的几十年内,使我们生活的很多方面都发生阶跃变化。”Sharma解释道。

第三,既然是打“抗量子密码”牌,NST要求所有算法候选者均要“双肩挑”,即既能抵抗各种经典的密码破译分析,又能抵御“量子计算机的攻击”。而且在美方公布的指导性文件当中还特别注明:算法设计者们应当把“大型通用量子计算机获得广泛应用”作为设计算法的前提假设。这一点对于全球密码专家而言都提出了全新的挑战。

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但是人类追求技术进步的步伐有时候也超出了自身的预料。进入本世纪之后,特别是2012年之后,设计制造量子计算机的关键技术接二连三取得突破。尽管现在人们研发量子计算机的原动力已经远远超越了破解公钥密码算法,而是更加急迫的希望能够把它用于先进材料、新药设计、基因工程等领域来提升人类社会的生活品质,甚至探索宇宙的终极秘密,如量子场论等。然而,量子计算机一旦真的制造出来,毫无疑问将对现有公钥密码体制带来毁灭性的打击,如果人们不能尽快找到替代方案,那么当今的网络空间也必将荡然无存。一句话,设计“新型抗量子公钥密码”的队伍现在必须和那些研发量子计算机的队伍赛跑。

量子计算机会带来很多的好处,但是其中一个副作用是它会打破目前用于保护信息的机制。但业界正在努力,澳大利亚的QuintessenceLabs正在发挥关键作用。

人们可能会感到奇怪,既然已经有这么多形态各异的抗量子算法存在,为什么我们不立即用它们来替换现有的公钥密码系统,形成网络空间新的信任锚。这样一来,即使将来量子计算机研发出来了,人们不是也可以继续高枕无忧吗?

美国国家标准与技术研究院(NIST)一直在实行一个项目,来决定下一组算法,以保护量子安全的数据。

4抗量子密码标准化

QLabs特别关注的是网络安全和通讯领域的应用,并从澳大利亚政府获得资金,以帮助它在国防级别上实现这一目标。

四十年前诞生的现代公钥密码体制,无论是RSA算法,ECC椭圆曲线算法,还是DH密钥协商算法,它们的安全根基都系在“一根绳上”—数论中的“大数素因子分解/离散对数”困难问题之上。由于人们相信仅凭现在的计算机(即使是比现有最强大的超级计算机还快千百万倍)都难以在数十年甚至上百年之内破译这些公钥密码算法,因此世人一直高枕无忧。

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