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    面對量子挑戰,加密算法何去何從
    來(lái)源:湖北國菱編輯部 時(shí)間:2018-12-30

    量子計算機無(wú)可比擬的計算能力,給密碼學(xué)界帶來(lái)了種種隱憂(yōu)。在量子計算面前,加密技術(shù)可能會(huì )敗下陣來(lái)。因而有業(yè)內人士表示,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,難以起到有效的防護作用。

    就在不久前,黑莓公司宣布開(kāi)發(fā)出具有“量子抗性”的數字簽名,并表示要把這項技術(shù)添加到加密工具中。數字簽名是一種除原始作者外,任何人都不能更改軟件內容的加密方法。

    所謂“量子抗性”數字簽名,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”數字簽名的技術(shù)原理又是什么?

    數據加密的基本過(guò)程是,對原文和加密密鑰以某種算法進(jìn)行處理,從而獲得一段不可讀的代碼,即為密文,此為加密過(guò)程。當密文經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )傳輸給收信方,收信方可通過(guò)解密密鑰和加密算法的逆運算,解密算法,使密文轉變成原本的明文內容,此為解密過(guò)程。無(wú)論是加密還是解密過(guò)程,其中都涉及大量的計算工作。

    當前,密碼體制分為對稱(chēng)式和非對稱(chēng)式兩類(lèi)。若加密密鑰和解密密鑰相同,其為對稱(chēng)密碼體制。該技術(shù)的特點(diǎn)是算法公開(kāi)、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(chēng)密碼體制。在傳輸過(guò)程中,加密密鑰可被公開(kāi),而解密密鑰則被收信方單獨持有。

    量子計算不同于傳統的計算方式,傳統計算是基于0和1的二維計算,而量子則可實(shí)現N維并行運算,在運算效率方面的潛力大大超過(guò)傳統計算方式。

    曾有研究人員計算過(guò),分解一個(gè)二進(jìn)制位數為100的數N,假設量子計算機和經(jīng)典計算機的運算速度均是1010次/秒,由于量子計算能夠進(jìn)行并行運算,每次量子運算可一并處理2100個(gè)數據。因此,最終結果:經(jīng)典計算機用時(shí)為1027秒,量子計算機用時(shí)僅為10-10秒。

    密碼研究者發(fā)現,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(xiàn)性方程組等計算方式的加密算法, 在面對量子計算挑戰時(shí)就能做到“穩如泰山”。在運算求解這些問(wèn)題時(shí),與傳統計算方式相比,量子計算并無(wú)明顯優(yōu)勢。

    可以預見(jiàn),量子計算將會(huì )對人工智能、材料設計、藥物合成等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響,也會(huì )給傳統密碼學(xué)帶來(lái)沖擊。不過(guò),隨著(zhù)抗量子密碼體制的逐漸崛起,一股與之抗衡的力量也在潛滋暗長(cháng),為維護網(wǎng)絡(luò )安全貢獻力量。

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