量子计算威胁下的密码学危机
量子计算机对传统密码学的威胁可不是危言耸听。当前广泛使用的RSA和椭圆曲线加密算法，其安全性依赖于大整数分解等数学难题。然而，量子计算机通过Shor算法可以在多项式时间内解决这些问题，这意味着一旦量子计算机达到足够规模，现今的许多加密协议将不再可靠。更令人担忧的是"先窃取后解密"的攻击模式——攻击者今天收集加密数据，等待量子计算机技术成熟后再进行解密。
后量子密码算法的技术原理
后量子密码算法(PQC)是一类专为抵御量子计算机攻击而设计的加密算法。它们的设计基于一些数学问题，这些问题被认为是在量子计算机上无法有效求解的，如格理论、多项式理论、编码理论等。简单说，就是找到连量子计算机都难以解决的数学难题来构建加密体系。
目前主要有四类实现途径：基于哈希的算法主要用于数字签名;基于编码的算法利用纠错码来构建加密方案;基于格密码的算法利用格理论的性质;基于多变量的算法通过构造多变量多项式方程组来实现安全性。
NIST标准化的重大突破
2024年8月13日，美国国家标准与技术研究院(NIST)正式发布了全球首批后量子密码标准，这是后量子加密技术发展的一个重要里程碑。NIST从全球25个国家提交的82种算法中筛选出了4种PQC算法，其中三项经调整后正式发布。
这些标准化算法包括：ML-DSA(CRYSTALS-Dilithium)用于数字签名;ML-KEM(CRYSTALS-Kyber)用于密钥交换;SLH-DSA(SPHINCS+)作为另一种数字签名算法。NIST预计，未来十年内可能出现当前加密方法的量子计算设备，因此呼吁机构组织立即开始使用这些新标准。
应用场景与行业影响
后量子密码算法的应用前景十分广阔。从支付处理系统和电动汽车充电站到蜂窝通信和有线电视网络，加密算法应用十分广泛。一些企业已经开始探索实际应用，如西班牙运营商Telefonica与Halotech Digital Services合作推出针对物联网设备的后量子加密服务。
在金融领域，BTQ Technologies推出了全球抗量子协议，将原有的ECDSA方案替换为基于格密码学的ML-DSA算法。在硬件层面，SEALSQ公司推出了全球直接在硬件级别嵌入NIST标准化PQC算法的安全Quantum Shield QS7001，实现了高达10倍的性能提升。
迁移挑战与解决方案
向后量子密码迁移并非易事。传统协议如TLS 1.3未原生支持PQC算法，需要扩展握手协议。混合模式需同时发送传统和PQC公钥，可能增加50%-握手数据量。
密码敏捷性设计成为关键。建议采用模块化架构，通过依赖注入动态切换算法，避免硬编码。性能优化方面，数论变换(NTT)加速可提升3-5倍性能，内存访问优化对SPHINCS+的哈希树结构采用Cache-aware的Merkle树遍历顺序。
安策的后量子密码解决方案
安策从事信息安全业务超过20年，是泰雷兹Thales中国区战略合作伙伴，为云、应用、数据、身份等提供安全保护的能力和技术支持能力。作为行业从业者，安策深刻理解后量子密码迁移的复杂性和紧迫性。
安策为在中国地区经营的企业提供本地化的可信、可控、又合规的数据安全策略。我们的后量子密码解决方案不仅涵盖算法选型、系统集成，还包括性能优化和合规性保障，帮助企业平稳过渡到量子安全时代。
量子计算机对传统密码学的威胁可不是危言耸听。当前广泛使用的RSA和椭圆曲线加密算法，其安全性依赖于大整数分解等数学难题。然而，量子计算机通过Shor算法可以在多项式时间内解决这些问题，这意味着一旦量子计算机达到足够规模，现今的许多加密协议将不再可靠。更令人担忧的是"先窃取后解密"的攻击模式——攻击者今天收集加密数据，等待量子计算机技术成熟后再进行解密。
