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面对量子挑战,加密算法何去何从

时间:2018-12-20 22:33来源:Office教程学习网 www.jjdlf.net编辑:麦田守望者

量子计算机无可比拟的计算能力,给密码学界带来了种种隐忧。在量子计算面前,加密技术可能会败下阵来。因而有业内人士表示,如果有人利用量子计算机作恶,当前的加密措施很可能形同虚设,难以起到有效的防护作用。

  就在不久前,黑莓公司宣布开发出具有“量子抗性”的数字签名,并表示要把这项技术添加到加密工具中。数字签名是一种除原始作者外,任何人都不能更改软件内容的加密方法。

  所谓“量子抗性”数字签名,抗的就是量子计算。这一技术的推出,显示出量子计算已经对现有的加密方式产生了威胁。那么,这种威胁是如何产生的?该“量子抗性”数字签名的技术原理又是什么?

  新旧博弈,量子计算潜力远超传统计算

  数据加密的基本过程是,对原文和加密密钥以某种算法进行处理,从而获得一段不可读的代码,即为密文,此为加密过程。当密文经由网络传输给收信方,收信方可通过解密密钥和加密算法的逆运算,解密算法,使密文转变成原本的明文内容,此为解密过程。无论是加密还是解密过程,其中都涉及大量的计算工作。

  当前,密码体制分为对称式和非对称式两类。若加密密钥和解密密钥相同,其为对称密码体制。该技术的特点是算法公开、加密效率高,但安全性低。若加密密钥和解密密钥不同,则为非对称密码体制。在传输过程中,加密密钥可被公开,而解密密钥则被收信方单独持有。

  “量子计算不同于传统的计算方式,传统计算是基于0和1的二维计算,而量子则可实现N维并行运算,在运算效率方面的潜力大大超过传统计算方式。”渔翁信息技术股份上海时时乐总裁郭刚在接受科技日报记者采访时说。

  “量子计算速度非常快,一旦量子计算机开始被大规模使用,就能轻易破解一些加密算法,使其丧失防护能力。”郭刚说。

  曾有研究人员计算过,分解一个二进制位数为100的数N,假设量子计算机和经典计算机的运算速度均是1010次/秒,由于量子计算能够进行并行运算,每次量子运算可一并处理2100个数据。因此,最终结果:经典计算机用时为1027秒,量子计算机用时仅为10-10秒。

  直面挑战,以其人之道还治其人之身

  在郭刚看来,量子计算技术未来一定会趋于成熟,科研人员也正在针对量子计算的威胁,设计与之抗衡的加密算法,从多维度保护数据安全,“以其人之道,还治其人之身”。

  密码研究者发现,目前量子算法并不能对所有加密算法都形成冲击。比如涉及到格基向量、非线性方程组等计算方式的加密算法,在面对量子计算挑战时就能做到“稳如泰山”。在运算求解这些问题时,与传统计算方式相比,量子计算并无明显优势。

  此番黑莓公司提出的“量子抗性”数字签名就是一个典型的例子。“该技术可能采用了对量子计算‘免疫’的算法,因而量子计算对其不起作用,故可以做到除原始作者外任何人都无法篡改软件内容。”郭刚表示。

  可以预见,量子计算将会对人工智能、材料设计、药物合成等领域产生巨大影响,也会给传统密码学带来冲击。不过,随着抗量子密码体制的逐渐崛起,一股与之抗衡的力量也在潜滋暗长,为维护网络安全贡献力量。

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标签(Tag):加密算法
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