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量子计算时代 需要新技术和新方法来保证密码安全

2017-9-23 01:08| 投稿: xiaotiger |来自: 互联网

摘要: 计算机被创造出来的首要原因,就是用来辅助创建密码,当然,还有破解密码。前不久洛杉矶举行的开源峰会上,安全咨询专家卡拉吉安尼斯认为,正是破解现代密码的竞赛,在驱动量子计算研究及发展。量子计算与当前基于硅 ...

计算机被创造出来的首要原因,就是用来辅助创建密码,当然,还有破解密码。

前不久洛杉矶举行的开源峰会上,安全咨询专家卡拉吉安尼斯认为,正是破解现代密码的竞赛,在驱动量子计算研究及发展。

量子计算与当前基于硅芯片的计算大相径庭。量子计算的诱惑在于,它能利用物质的量子状态,包括亚原子粒子纠缠和叠加,来达到大规模计算机处理能力。而能够实时读取加密通信的世界,这就是量子计算机的能力所在,也是可怕之处。

量子计算能力衡量标准的核心,就在于量子位(qubit)的概念。与经典硅计算机世界中非0即1的比特位不同,量子位可以是0、1或0和1的叠加。而叠加同时意味着,量子计算机可执行经典计算机根本做不了的操作,比如同时分析所有可能性。这不是运行速度的问题,而是以完全不同的方式对待计算的问题,大规模并行计算都无法此之媲美。

量子计算在破解中的应用

量子计算的首批应用之一,就是破解公钥加密(PK)密码。PK密码建立在经典计算机大数分解的难度上。比如说,当前若要破解一个PK密码,运算系统需要找到400位数的因子。但量子计算破解PK易如反掌,只要有足够的量子位,就可以真正地在所有维度上尝试每一个数字组合,得到正确答案轻而易举。

除了PK加密,比特币之类的加密货币,也面临来自量子计算能力的重大风险。

比特币的区块链采用椭圆曲线密码体制(ECC),这是个基于在椭圆曲线上找到数字的公钥加密体制。采用Shor算法的改良版本,有可能确定比特币使用的所有ECC相关密钥。为确保比特币的安全,ECC被用来提供获取私钥的一个地址。采用量子计算,就有可能下载整个区块链来获取到该私钥。量子计算机理论上能够从曾做过比特币交易的每个人手中拿到私钥。

实际上不仅是比特币,当前大多数基于区块链的货币,在量子计算面前都不够强壮。

后量子加密

量子时代如何让加密更难破解?围绕该问题,有很多工作正在展开。其中之一,是被称为“开放量子安全(Open Quantum Safe)”的开源倡议,要打造一个名为liboqs的C库,作为可抗量子破解的加密算法。

OQS的首个实现,被应用到了开源OpenSSL项目上,该项目是当今广泛使用的SSL/TLS加密库。展望后量子世界中加密货币的未来,也有多项开源工作正在进行,包括被称为“抗量子账簿(QRL)”的一个。

不管加密还是破解,我们都必须为即将到来的量子时代做好准备。

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