解(jiě)读(dú)量子技术发(fā)展带来的安全挑(tiāo)战和(hé)应对
2018-5-25 21:34
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据了(le)解,量(liàng)子计算机(jī)就(jiù)是建立在量子实体(tǐ)(如(rú)光子(zǐ)、电子、原子、离子)基础上运行量子(zǐ)比特的计算机,由于量子计(jì)算机具有(yǒu)基于量子比特的并行处理信息的(de)能力,理论上其计(jì)算(suàn)能(néng)力随量子(zǐ)比特位数(shù)的增(zēng)加呈指数级增加,因此相比经典(diǎn)计算机具(jù)有(yǒu)超级强大的计算能力。国(guó)际上,Google、IBM、微软等(děng)公司(sī)都投(tóu)入了(le)巨资研发量子计算机的硬件及(jí)软件,2017年(nián)IBM公司宣布研制出(chū)具(jù)有(yǒu)50个量(liàng)子比特(tè)的量子计算原(yuán)型(xíng)机,2018年Google公司发布了72个量子比特的量子(zǐ)芯片,微软公司(sī)主要针对拓扑量(liàng)子计算进行研(yán)发,2018年宣布取得重(chóng)大进(jìn)展。国内也有(yǒu)多(duō)个科(kē)研机构(gòu)及阿里巴巴、腾(téng)迅、
百度等互联(lián)网公司在量子计算领(lǐng)域(yù)进行(háng)前沿研究。
量子计算机将(jiāng)会给现在使用的(de)密码体系带来(lái)重大的(de)安全威胁(xié)。
区块链主(zhǔ)要依赖椭圆曲线(xiàn)公钥加密算法生成(chéng)数字签名来安全(quán)地交易,目前最常用的ECDSA、RSA、DSA等(děng)在理论上都不能承受量子攻击。 根据理论预(yù)测,对于一定长度(dù)的基于(yú)非(fēi)对称椭圆曲(qǔ)线(xiàn)加密算法ECC密 钥,用目前超级计算机(jī)需要几十年才能破(pò)解的密码如果采用具有(yǒu)数千 个(gè)量子比特的(de)量子计算机及Shor算法预计数(shù)十分(fèn)钟就可以破(pò)解。可 见(jiàn),一些量子算法将对目前区块链所采用的公钥密码体系产生严重的 威胁,必(bì)须提出应对量子计算的安全策略。
为了应对量(liàng)子计算机给密码带来的安全威胁,目前(qián)主要可以采用 基于抗量子计算(suàn)密码和量子密钥的(de)方(fāng)法(fǎ)。抗量子(zǐ)计算密码的(de)优势在于, 将抗量子(zǐ)计算密码应用于互(hù)联网中不需要添(tiān)加(jiā)额外的硬件(jiàn)设(shè)备,特别 是昂贵的量子硬件系统,有利(lì)于快(kuài)速大(dà)规模普及(jí)应用(yòng)。量子密钥的优 势(shì)在于其具有(yǒu)更高的基于物理上的(de)安(ān)全性,而目(mù)前主(zhǔ)要的缺(quē)点在(zài)于需 要(yào)基于相(xiàng)对昂贵的(de)量子(zǐ)硬件(jiàn)系统,将来(lái)量子硬件设备会进一(yī)步集成化 和降(jiàng)低成本,这将有利于量子密钥的广泛应用。在今后的实际应对策 略(luè)中,可(kě)以根据(jù)具体应(yīng)用(yòng)的安全需求,将(jiāng)两种策略组合使(shǐ)用。

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