在量子计算技术飞速发展的背景下，现有的加密算法正面临着前所未有的挑战。美国国家标准与技术研究院（NIST）在11月12日发布的《NIST IR 8547 Transition to Post-Quantum Cryptography Standards》（初稿），提出了迁移过渡到抗量子密码标准的路线图。这标志着信息技术领域一场全面的安全革新，旨在确保未来的数据安全和隐私保护。
抗量子密码：应对未来威胁
传统的公钥加密算法，如RSA和ECDSA，尽管在当前计算环境下较为安全，但面对量子计算机的潜在威胁可能变得脆弱。量子计算机通过利用Shor算法等，可以在较短的时间内破解这些算法，从而威胁到大量的敏感数据。
NIST积极响应这一挑战，已正式发布了三项后量子密码标准，包括基于模格的密钥封装机制（ML-KEM）、基于模格的数字签名算法（ML-DSA）以及无状态哈希签名算法（SLH-DSA）。这些算法能够在量子计算环境中提供较强的安全保障，确保敏感信息的机密性和完整性。
分阶段迁移策略：从容应对安全挑战
向抗量子密码迁移过渡并非一蹴而就。NIST指出，从标准化到全面集成可能需要10至20年的时间。这一过渡不仅涉及算法的研发和标准化，还包括企业在产品和服务中的集成，以及在现有技术基础设施中的部署。尤其值得注意的是“采集后解密”威胁，这种威胁促使组织必须立即行动，提前采用抗量子密码技术，确保长期数据的安全性。报告中强调了以下关键步骤：
1）识别关键风险领域：如政府机密、金融交易和医疗记录等长期敏感数据。
2）采用混合模式：在过渡期同时使用量子易受攻击和后量子算法，以兼顾安全性与兼容性。
3）逐步淘汰现有算法：计划到2035年，完全淘汰112位及以下安全强度的经典算法。
技术升级的多维度：从硬件到软件的全面更新
报告中指出，抗量子密码标准的成功部署不仅仅依赖于算法本身，还涉及到多个技术领域的升级：
——网络安全协议：如TLS、IPsec和SSH等协议将被更新以支持抗量子算法。这些协议确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
——软件加密库：OpenSSL、BoringSSL等主流加密库需加入抗量子算法支持，为开发者提供高效、可靠的加密工具。
——加密硬件模块：如硬件安全模块（HSM）和可信平台模块（TPM），需要进行固件或硬件升级，以支持更高计算要求的抗量子算法。
——公钥基础设施（PKI）：涉及证书签发、管理和验证等环节，确保整个网络生态系统在过渡期内的安全和互操作性。
多方合作：推动密码技术革新
NIST在报告中呼吁联邦机构、标准组织、技术供应商和学术界紧密合作，共同加速抗量子密码的研究和应用。通过广泛的公共评论和反馈机制，NIST计划优化过渡计划，确保标准的适用性和实际可行性。此外，NIST还将与行业领导者和标准制定组织合作，推动全球范围内的密码技术革新。
安全未来，从现在开始
美国国家安全备忘录10（NSM-10）将2035年设定为联邦系统完成迁移的目标年。然而，不同的应用场景有不同的风险和时间表。例如，涉及长期机密性的系统需要更早地采用抗量子算法，而某些低风险场景可能允许更长的过渡期。
为了满足不同需求，NIST将在未来发布更详细的指南和标准，例如应用于TLS、S/MIME和代码签名等具体场景。这些标准将为开发者和系统集成商提供明确的技术路线，确保迁移过程中的安全性和可靠性。
量子计算的威胁虽然尚未完全现实化，但未雨绸缪的安全部署是确保未来信息安全的关键。NIST的抗量子密码标准为企业和政府机构提供了明确的方向，使其能够在威胁来临之前做好充分准备。通过早期过渡和创新部署，有信心迎接一个更安全、更可靠的数字未来。
参考文献：
[1] https://csrc.nist.gov/pubs/ir/8547/ipd
[2] https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2024/NIST.IR.8547.ipd.pdf
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