【面對量子挑戰(zhàn) 加密算法何去何從】
_原題為：面對量子挑戰(zhàn) ， 加密算法何去何從
量子計算機無可比擬的計算能力 ， 給密碼學界帶來了種種隱憂 。 在量子計算面前 ， 加密技術(shù)可能會敗下陣來 。 因而有業(yè)內(nèi)人士表示 ， 如果有人利用量子計算機作惡 ， 當前的加密措施很可能形同虛設(shè) ， 難以起到有效的防護作用 。
就在不久前 ， 黑莓公司宣布開發(fā)出具有“量子抗性”的數(shù)字簽名 ， 并表示要把這項技術(shù)添加到加密工具中 。 數(shù)字簽名是一種除原始作者外 ， 任何人都不能更改軟件內(nèi)容的加密方法 。
所謂“量子抗性”數(shù)字簽名 ， 抗的就是量子計算 。 這一技術(shù)的推出 ， 顯示出量子計算已經(jīng)對現(xiàn)有的加密方式產(chǎn)生了威脅 。 那么 ， 這種威脅是如何產(chǎn)生的？該“量子抗性”數(shù)字簽名的技術(shù)原理又是什么？
新舊博弈 ， 量子計算潛力遠超傳統(tǒng)計算
數(shù)據(jù)加密的基本過程是 ， 對原文和加密密鑰以某種算法進行處理 ， 從而獲得一段不可讀的代碼 ， 即為密文 ， 此為加密過程 。 當密文經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸給收信方 ， 收信方可通過解密密鑰和加密算法的逆運算 ， 解密算法 ， 使密文轉(zhuǎn)變成原本的明文內(nèi)容 ， 此為解密過程 。 無論是加密還是解密過程 ， 其中都涉及大量的計算工作 。
當前 ， 密碼體制分為對稱式和非對稱式兩類 。 若加密密鑰和解密密鑰相同 ， 其為對稱密碼體制 。 該技術(shù)的特點是算法公開、加密效率高 ， 但安全性低 。 若加密密鑰和解密密鑰不同 ， 則為非對稱密碼體制 。 在傳輸過程中 ， 加密密鑰可被公開 ， 而解密密鑰則被收信方單獨持有 。
“量子計算不同于傳統(tǒng)的計算方式 ， 傳統(tǒng)計算是基于0和1的二維計算 ， 而量子則可實現(xiàn)N維并行運算 ， 在運算效率方面的潛力大大超過傳統(tǒng)計算方式 。 ”漁翁信息技術(shù)股份有限公司總裁郭剛在接受科技日報采訪人員采訪時說 。
“量子計算速度非?？?nbsp;， 一旦量子計算機開始被大規(guī)模使用 ， 就能輕易破解一些加密算法 ， 使其喪失防護能力 。 ”郭剛說 。
曾有研究人員計算過 ， 分解一個二進制位數(shù)為100的數(shù)N ， 假設(shè)量子計算機和經(jīng)典計算機的運算速度均是1010次/秒 ， 由于量子計算能夠進行并行運算 ， 每次量子運算可一并處理2100個數(shù)據(jù) 。 因此 ， 最終結(jié)果：經(jīng)典計算機用時為1027秒 ， 量子計算機用時僅為10-10秒 。
直面挑戰(zhàn) ， 以其人之道還治其人之身
在郭剛看來 ， 量子計算技術(shù)未來一定會趨于成熟 ， 科研人員也正在針對量子計算的威脅 ， 設(shè)計與之抗衡的加密算法 ， 從多維度保護數(shù)據(jù)安全 ， “以其人之道 ， 還治其人之身” 。
密碼研究者發(fā)現(xiàn) ， 目前量子算法并不能對所有加密算法都形成沖擊 。 比如涉及到格基向量、非線性方程組等計算方式的加密算法, 在面對量子計算挑戰(zhàn)時就能做到“穩(wěn)如泰山” 。 在運算求解這些問題時 ， 與傳統(tǒng)計算方式相比 ， 量子計算并無明顯優(yōu)勢 。
此番黑莓公司提出的“量子抗性”數(shù)字簽名就是一個典型的例子 。 “該技術(shù)可能采用了對量子計算‘免疫’的算法 ， 因而量子計算對其不起作用 ， 故可以做到除原始作者外任何人都無法篡改軟件內(nèi)容 。 ”郭剛表示 。
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