美国推出新工具以抵御可破解加密的量子计算机。专家们怎么说?

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  • 量子计算带来重大机遇,也带来网络安全风险。

  • 新的加密算法已经设计出来,能够经受住量子计算机发起的网络攻击。

  • 行业专家向世界经济论坛表示,这些算法标志着一个“关键里程碑”,是“重要的垫脚石”。

本月早些时候,美国一家政府实验室发布了三种备受期待的加密算法,这些算法旨在抵御来自量子计算机的网络攻击。

这些加密标准中有两种由IBM开发,可用于“保障从机密电子邮件到推动现代经济的电子商务交易等各类电子信息的安全”,美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)在一份声明中表示。

此次发布之际,量子计算——它利用量子力学来解决复杂的计算问题——仍在迅速发展。

专家表示,量子技术凭借其大幅提升计算能力的特性,带来了巨大的经济和科学机遇,但也带来严重的网络安全风险。其中包括使现有加密工具失效。事实上,NIST警告称,具备破解加密能力的量子计算设备可能在未来十年内问世,从而威胁到“个人、组织乃至整个国家的安全与隐私”。

“NIST标准是迈向更广泛的密码韧性这一迫切需要的重要垫脚石,”evolutionQ首席执行官Michele Mosca博士向世界经济论坛表示,“这一具有里程碑意义的成果不仅将使那些为这一天做好准备的组织具备抗量子的安全态势,还将推动整个数字经济加快迈向量子安全的进程。”

NIST的密码学基于结构化格和哈希函数,这两类数学难题能够抵御量子计算机的攻击。Image: Hanacek/NIST

“密码学史上的关键时刻”

2016年,NIST正式征集来自世界各地的密码学家,提交可供分析、测试并考虑纳入标准化的后量子加密算法。

在数十份提交方案中,有四种被选定为标准,其中三种于本月发布:ML-KEM、ML-DSA和SLH-DSA。这三种后量子密码算法均基于高度复杂的数学方程,专家们认为它们能够抵御量子计算机增强的计算能力,从而保护网站和互联网流量免受第三方入侵。

“NIST新的后量子密码学标准代表了密码学史上的关键时刻,为量子时代的安全数字未来奠定了基础,”QuintessenceLabs创始人兼首席执行官Vikram Sharma博士表示,“这些标准将迅速成为各行业网络安全的基石,确保处理敏感信息的组织具备抗量子能力,并使具有国家重要性的系统和关键基础设施面向未来。”

Image: 世界经济论坛通过Flourish提供

NIST正敦促网络安全企业立即采用这三种加密标准,这些标准均已由美国商务部长批准为联邦信息处理标准。

伦敦证券交易所集团技术、网络与韧性首席风险官Sabrina Feng表示,尽管NIST标准是一项重要进展,但它们“只是漫长旅程的第一步”。Feng表示,还需要更多后量子算法,并补充称“安全行业和终端用户组织应评估自身风险,并制定后量子战略以应对这些风险”。

第四种标准化加密算法由IBM开发,名为FALCON,计划于今年晚些时候发布。

“对许多人而言,量子安全是新的曙光,”摩根大通量子通信与密码学全球负责人Charles Lim补充道,“采取整体性方法,并考虑量子安全解决方案以实现纵深防御,这一点非常重要。”

量子时代

近年来,随着技术的进步,量子经济已显著增长。

波士顿咨询集团(BCG)的最新研究发现,量子计算可以在2040年前为全球经济增加高达8500亿美元的经济价值。BCG指出,仅在2023年,量子计算就吸引了估计12亿美元的风险投资。

量子计算的兴起增加了开发和实施后量子网络安全机制的需求。在2022年的一份白皮书《迈向量子安全经济的转型》中,迈向量子安全经济的转型,世界经济论坛详细阐述了可加速这一转型的各种驱动因素。其中包括量子驱动的网络威胁、监管压力和市场动态等。

可能促使一个组织启动其量子转型的各种驱动因素。Image: 世界经济论坛

专家表示,对于金融等行业而言,开发NIST标准等量子安全系统尤为关键。

今年1月,世界经济论坛的一份白皮书《金融行业的量子安全:为全球监管方法提供参考》指出,尽管“量子计算有望彻底改变运营”,但它也可能使“当前的加密方案失效,威胁消费者保护以及数字基础设施和经济的完整性”。报告补充称,此类情景“不仅会破坏网络安全,还将侵蚀金融行业的信任与稳定基础”。

“NIST标准将有助于终结‘加密拖延症’,并在交付量子安全产品和服务方面取得切实进展,”Banco Santander加密与区块链卓越中心量子与架构负责人Jaime Gómez García表示,并补充称,此次发布代表了“推动组织主动努力和加强密码管理的关键里程碑”。

论坛的这份白皮书是与英国金融行为监管局合作发布的,同时也警告称全球量子监管格局存在不一致之处。

尽管如此,该报告提出了四项指导原则,以确保向量子计算的安全过渡。这些原则包括:复用和再利用最佳实践;确立不可妥协的底线;提高透明度;以及避免碎片化。

Deloitte量子网络安全准备全球负责人Colin Soutar博士赞扬了近期围绕量子计算与网络安全的行业讨论,并指出,持续的努力需要从“战略与意识”开始。Soutar还呼吁就“对业务使命和运营的潜在影响”展开更多讨论。

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