第二看臺
量子計算機(jī)無可比擬的計算能力,給密碼學(xué)界帶來了種種隱憂。在量子計算面前,加密技術(shù)可能會敗下陣來。因而有業(yè)內(nèi)人士表示,如果有人利用量子計算機(jī)作惡,當(dāng)前的加密措施很可能形同虛設(shè),難以起到有效的防護(hù)作用。
就在不久前,黑莓公司宣布開發(fā)出具有“量子抗性”的數(shù)字簽名,并表示要把這項(xiàng)技術(shù)添加到加密工具中。數(shù)字簽名是一種除原始作者外,任何人都不能更改軟件內(nèi)容的加密方法。
所謂“量子抗性”數(shù)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(xiàn)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(shù)字簽名的技術(shù)原理又是什么?
新舊博弈,量子計算潛力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計算
數(shù)據(jù)加密的基本過程是,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,此為加密過程。當(dāng)密文經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸給收信方,收信方可通過解密密鑰和加密算法的逆運(yùn)算,解密算法,使密文轉(zhuǎn)變成原本的明文內(nèi)容,此為解密過程。無論是加密還是解密過程,其中都涉及大量的計算工作。
當(dāng)前,密碼體制分為對稱式和非對稱式兩類。若加密密鑰和解密密鑰相同,其為對稱密碼體制。該技術(shù)的特點(diǎn)是算法公開、加密效率高,但安全性低。若加密密鑰和解密密鑰不同,則為非對稱密碼體制。在傳輸過程中,加密密鑰可被公開,而解密密鑰則被收信方單獨(dú)持有。
“量子計算不同于傳統(tǒng)的計算方式,傳統(tǒng)計算是基于0和1的二維計算,而量子則可實(shí)現(xiàn)N維并行運(yùn)算,在運(yùn)算效率方面的潛力大大超過傳統(tǒng)計算方式。”漁翁信息技術(shù)股份有限公司總裁郭剛在接受科技日報記者采訪時說。
“量子計算速度非???,一旦量子計算機(jī)開始被大規(guī)模使用,就能輕易破解一些加密算法,使其喪失防護(hù)能力。”郭剛說。
曾有研究人員計算過,分解一個二進(jìn)制位數(shù)為100的數(shù)N,假設(shè)量子計算機(jī)和經(jīng)典計算機(jī)的運(yùn)算速度均是1010次/秒,由于量子計算能夠進(jìn)行并行運(yùn)算,每次量子運(yùn)算可一并處理2100個數(shù)據(jù)。因此,最終結(jié)果:經(jīng)典計算機(jī)用時為1027秒,量子計算機(jī)用時僅為10-10秒。
直面挑戰(zhàn),以其人之道還治其人之身
在郭剛看來,量子計算技術(shù)未來一定會趨于成熟,科研人員也正在針對量子計算的威脅,設(shè)計與之抗衡的加密算法,從多維度保護(hù)數(shù)據(jù)安全,“以其人之道,還治其人之身”。
密碼研究者發(fā)現(xiàn),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、非線性方程組等計算方式的加密算法, 在面對量子計算挑戰(zhàn)時就能做到“穩(wěn)如泰山”。在運(yùn)算求解這些問題時,與傳統(tǒng)計算方式相比,量子計算并無明顯優(yōu)勢。
此番黑莓公司提出的“量子抗性”數(shù)字簽名就是一個典型的例子。“該技術(shù)可能采用了對量子計算‘免疫’的算法,因而量子計算對其不起作用,故可以做到除原始作者外任何人都無法篡改軟件內(nèi)容。”郭剛表示。
可以預(yù)見,量子計算將會對人工智能、材料設(shè)計、藥物合成等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響,也會給傳統(tǒng)密碼學(xué)帶來沖擊。不過,隨著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,為維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全貢獻(xiàn)力量。
實(shí)習(xí)記者 于紫月
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