后量子网络安全：量子时代的数字挑战

当今数字安全正处于关键时刻。新技术范式的到来带来了巨大的挑战： cuántica凭借其强大的处理能力，有可能破坏现有的保护模式。 后量子网络安全 这是我们在不久的将来需要的解决方案。

也许对许多人来说这听起来像是科幻小说，但世界各地的公司、政府和研究中心多年来一直在期待量子计算的出现，以及这对我们的数字隐私和安全意味着什么。 后量子密码学可能是明天的生命线。我们将告诉您它包含什么以及它面临的挑战是什么。

改变游戏规则的量子飞跃

当前数字安全的整个支柱都建立在极其复杂的数学问题之上。例如，RSA 加密或 Diffie-Hellman 密钥交换等系统的可靠性取决于经典计算机实际上不可能在合理的时间内分解大数或求解离散对数。因此，黑客必须投入大量的资源才能破解这些密码。

但在 1994 年，Peter Shor 提出了他著名的 量子算法该算法表明，有了足够强大的量子计算机， 只需几小时甚至几分钟就可以分解数字并破解当前的加密。. 原因是什么？ 量子计算机并不遵循与传统计算机相同的规则：由于叠加和纠缠等现象，它们可以用全新且更快的方式解决这些问题。

诸如 格罗弗算法，这加速了对对称密钥系统的攻击，例如 AES这里的影响不太显著，但在量子环境下，它已经需要加倍密钥大小才能维持同等的安全性。

标准化组织，来自 美国NIST 向欧洲实体敲响了警钟： 我们必须立即为量子计算成为商业现实的世界做好准备。.

后量子网络安全到底是什么？

La 密码学或后量子网络安全 量子计算机（PQC）包含一套技术和算法，旨在抵御来自经典计算机和未来量子计算机的攻击。其目标是即使量子计算变得实用且经济实惠，也要确保信息的机密性和真实性。.

用几句话： PQC 方案依赖于数学问题，根据目前的知识，即使对于量子机器来说，这些问题仍然很困难。这不仅仅是增加密钥大小或做“更多相同的事情”；我们在这里讨论的是完全不同的方法。

这意味着今天开发的所有系统，从银行网络到个人通信，都必须迁移并 集成密钥交换算法、加密和后量子数字签名这是一次巨大的技术和后勤飞跃。

后量子算法的类型和家族

后量子网络安全最令人着迷和最复杂的方面之一是算法的多样性及其理论基础：

• 基于格的密码学：它利用了在多维数学结构中寻找短向量的困难。算法如下 水晶-Kyber y 晶体-二锂 均基于此方案。
• 基于代码的加密：它基于破译线性代码的难度。
• 基于同源性的密码学：它的安全性来自于寻找椭圆曲线之间的映射。
• 基于多元方程的密码学：使用具有多个变量的多项式方程组。
• 基于哈希函数的加密：它基于单向 SHA-3 类型函数和 Merkle 树结构。

所有这些家庭都在寻找 即使借助量子计算机，破解加密也是不切实际的。

迁移整个数字基础设施的挑战

迈向后量子网络安全 这不是简单的软件更改，也不是一朝一夕就能解决的。它涉及更新协议、设备和整个系统以实现互操作性和效率。

我们发现最相关的技术和组织障碍包括：

• 更大尺寸的密钥和签名：这可能会导致存储和速度瓶颈，尤其是对于资源有限的设备。
• 计算时间更长一些后量子算法需要更多的功率，这可能会阻碍需要实时响应的系统。
• “立即存储，稍后解密 (SNDL)”威胁网络犯罪分子现在可以收集加密信息，并在几年后拥有量子计算能力时尝试解密。
• 集成到现有系统中：采用 TLS、SSH 或 VPN 等协议需要进行大量测试以及大量的硬件和软件更新。

似乎这还不够，移民需要解决以下问题 治理、法规遵从性和组织敏捷性例如，在美国，公共实体已经被要求对其所有加密系统进行详细清点，以确定过渡的优先顺序，这一措施在全球范围内变得越来越重要。

国际竞赛：地缘政治与网络安全的未来

量子计算和后量子密码学已经成为全球地缘政治议程的一部分。美国在机构和企业层面引领标准化和迁移进程，而中国正在大力投资量子技术，并正在经历自己的标准化步伐。

欧盟方面已制定了明确的路线图和跨境合作，例如促进 量子旗舰 以及量子密钥分发和后量子密码学的国家项目。

这场后量子网络安全竞赛不仅涉及各国之间的竞争，还涉及由公共和私人资金支持的大型科技公司、实验室和初创企业。 引领这一变革的国家或企业将在国家安全、数字经济和科学领导力方面拥有巨大的竞争优势。.

组织如何为量子时代做好准备

迁移到抗量子数字安全需要策略、投资和敏捷性。 哪些步骤是避免落后的关键？

• 识别并分类所有使用公钥加密的系统只有知道需要更新什么，才能正确地确定其优先级。
• 采用 NIST 和其他组织推荐的新型后量子密码标准提前规划至关重要，因为如果出现意外情况，过渡期可能会比预期的要短。
• 实施分段分层加密策略，补充不同的加密方法并增加攻击的难度。
• 实现基础设施现代化 并确保系统可以在不损失功能或性能的情况下升级。
• 自动化密钥和证书管理和轮换 尽量减少潜在漏洞的暴露时间。
• 保护组织中的新兴技术，例如机器人或人工智能代理，实施严格的安全政策和持续监控。

真正的挑战不仅在于技术，还在于 组织适应和维持治理、法规遵从性和团队培训的能力 在新的威胁最严重的时候。

创新持续加速：量子芯片及新突破

量子计算领域正以令人眼花缭乱的速度持续发展。看看最近的一些公告就知道了，比如量子计算处理器的发布。 马约拉纳 1 微软的，以及谷歌的 Willow，两者都具有实验性的功能，但越来越接近实际用途。

扩大可用量子计算机的可能性不再仅仅是猜测，科技公司和公共管理部门都必须加快步伐，以免落后。

与此同时，中国和欧盟也加大了芯片和量子密钥分发网络的研发力度，表明竞争并不局限于硅谷。

后量子网络安全的未来比以往任何时候都更加开放和具有挑战性。量子计算将为众多领域带来颠覆性进步，但也迫使我们从根本上重新思考如何保护信息和数字隐私。投资、更新和保持领先地位不仅是明智之举，更是避免在下一次伟大的技术革命中落后的关键。