随着量子计算技术的快速发展，传统加密算法正面临前所未有的安全威胁。量子计算的强大运算能力使得基于整数分解、离散对数等数学难题的经典加密算法（如RSA、ECC）极易被破解，对金融、国防、政府和关键基础设施等需要长期保密的信息系统构成了巨大风险。在此背景下，抗量子密码技术成为保障信息安全的新方向，量子安全的密钥管理和密码方案也成为当前密码学研究的重点。
目前关于ML-KEM算法的密钥安全防护方案研究还较少，本文针对ML-KEM算法设计了一种新型协同解密方案。
1）协同密钥生成：服务器S生成私钥片段，并计算出相应的公钥部分，将其发送给用户A；用户A在接收到服务器S传递的公钥部分后，独立生成私钥片段，并与服务器S的部分公钥组合形成最终的完整公钥。服务器S和用户A分别各自存储自身生成的部分私钥。
2）协同解密阶段：用户B使用公钥加密信息后发送给用户A。用户A将密文转发服务器S进行第一阶段解密。服务器S接收到用户A转发的密文后，首先使用其私钥片段对密文进行部分解密，生成中间解密结果，并将处理结果传输给用户A；用户A接收到服务器S传递的中间解密结果后，结合其自身持有的私钥片段完成解密操作，最终恢复出原始明文。
1)无需额外安全硬件：本方案通过分布式协同机制实现了对私钥的保护，避免了依赖硬件安全模块（HSM）或可信执行环境（TEE）等额外安全硬件的需求。在方案中，攻击者必须同时获取服务器S和用户A的密钥片段才能恢复完整密钥，从而显著降低了密钥被破解的风险。
2)抗量子攻击能力：本方案基于ML-KEM算法，服务器和用户的私钥片段均依赖于MLWE（Module Learning With Errors）问题的安全性，能够抵御量子计算攻击，确保系统在量子计算时代的安全性。
3)提升系统的容错性和鲁棒性：通过两方协同的密钥生成和解密机制，避免了单点安全风险问题。即使其中一方的密钥遭到泄露或丢失，攻击者仍然无法恢复完整密钥，系统具有更强的容错性和鲁棒性。
1)金融和银行系统：金融机构的交易和客户数据对数据安全性要求极高，本方案能为这些敏感数据提供高效的量子抗攻击保护，确保量子计算时代数据的长期安全性。
2)政府与国防信息系统：政府和国防系统中的通信和数据存储需要高等级的加密保护，通过协同解密机制保障数据的机密性和抗量子攻击能力，避免单点安全风险带来的安全隐患。
3)关键基础设施：包括电力、交通和通信在内的关键基础设施需要具备量子安全性，以抵御可能的量子攻击。本方案可用于这些领域的数据加密和密钥管理，确保关键数据在传输和存储过程中的安全性。
未来，随着量子计算技术的进一步成熟和抗量子密码标准的完善，ML-KEM协同解密方案将在更多领域得到推广应用。它将为金融、政府、关键基础设施等行业提供稳固的安全保障，推动信息系统向量子安全方向的转型，为量子计算时代的数字安全筑起坚实的屏障。
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稿件来源：<密码头条技术专家组>
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