环球科技在此先开发后量子时代加密算法，若想世界不崩塌作者|蒋宝尚2020年

文章图片
作者|蒋宝尚
2020年，世界上产生的数据量预计有40ZB ，如果一个硬盘的存储量是1T ，那么一个ZB相当于10亿个硬盘。
如果用传统的储存方法，根据香飘飘奶茶广告词中的计量方式：“香飘飘奶茶,一年卖出三亿多杯，杯子连起来可绕地球一圈。 ”那么，世界一年产生的数据所需的1T硬盘，至少也能绕地球一圈。
【环球科技在此先开发后量子时代加密算法，若想世界不崩塌】而面对巨量的数据，未来量子存储设备则只需要指甲盖大小就能存储人类几百年的信息。
除了上述量子计算带来的好处，它打破传统计算机二进制基础之后带来的威力也是一种威胁。毕竟，量子计算机在0和1之间有无数种可能，一台真正的量子计算机运算能力可能超过现在世界上所有计算机运算能力之和。
这就意味着量子计算机一旦被率先突破，那么现在所有的加密算法都会被马上破解，全世界的信息将没有安全可言。换句话说，首台量子计算机诞生，它足以破解当代绝大多数的加密标准。
因此，我们就需要新一代的加密算法来应对这类量子计算的威胁。在介绍后量子时代加密算法之前，我们先介绍公钥密码。
1公钥密码与天敌
当前，公钥密码已经广为使用，无论去线下银行、还是在网上银行办业务，都要证明个人身份以避免被人冒用，访问电商网站或使用手机支付时，其数据也需加密。
除民用用途之外，公钥密码算法在海陆空通信方面也有着特定用途，设备间的通信都需要数据加密和身份验证。比如，对面过来一架飞机，远处看到一艘船，往往需要判断对方到底是友是敌，这时也需要用公钥密码算法来保护传输数据。
随着量子计算能力的提高，目前已经从数学上证明，经典公钥密码算法肯定会被量子计算机所攻破。当前，整个互联网系统安全和网络安全，都会用到密码技术，而目前最不可被取代的正是公钥密码模块。
公钥密码算法一旦被量子计算机攻破，整个互联网将“轰然倒塌” ，那时我们将没法去银行，也没法用电，甚至没法坐飞机和高铁。整个互联网系统会因为失去安全而瘫痪，各种网络攻击事件将不断出现。
可以说，全人类都面临着量子攻击的风险。因此，学术界正在研究能替换经典公钥密码算法的算法，即后量子密码算法，以有效应对量子计算机技术进步带来的严峻挑战。
2后量子密码算法分类与进程
能有效抵御量子计算机攻击的密码算法，统称为后量子密码(Post-QuantumCryptography)或抗量子攻击密码(Quantum-ResistantCryptography) 。后量子，主要是指针对量子计算机时代的安全威胁，所发展出的密码算法体系。
后量子密码算法分五大类：第一类是基于格的，第二类是基于编码的，第三类是基于多变量的，第四类是基于哈希的，第五类是基于超奇异同源的。
其中，第一类基于格的后量子密码算法由于其计算的相对高效性和通用性，成为最主流的候选算法种类。
业界的一些产业巨头已经在后量子密码算法的应用方面进行了一些探索。谷歌于2016年在其实验版浏览器中实现了后量子密钥交换算法NewHope ，虽然可以证明其对量子攻击防护的一定有效性，但其执行效率限制了其进一步推广应用。
微软研究院已推出后量子密码算法Picnic算法和后量子VPN算法，亚马逊公司目前也在其AWS密钥管理系统中的传输层安全（Transportlayersecurity,TLS）网络加密协议中提供后量子密钥交换支持。
目前，全球尚未就后量子密码算法形成统一的标准。美国国家标准与技术研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology ，下称NIST）正在开展后量子密码算法的标准化工作，目前已经推进到第三轮。

环球科技在此 先开发后量子时代加密算法，若想世界不崩塌

环球科技在此先开发后量子时代加密算法，若想世界不崩塌