后量子密码学

您可以使用后量子密码学来保护您的数据免受称为量子计算机的高效计算机的攻击。传统计算机使用简单位（值为 0 或 1）来执行任务。但是，量子计算机使用量子位——可以同时为 0 和 1 的位——以极快的速度解决某些问题。

由于其强大的功能，量子计算机有可能破坏某些现有的信息安全方法，例如加密。因此，后量子密码学专注于开发新的数据安全方法，即使量子计算变得更加先进，这些方法仍然有效。

这些现代方法使用对于量子计算机和传统计算机都难以解决的复杂数学问题。它们可以使用网络、代码或多项式来保护您的数据。

算法

后量子密码学中有六种主要的算法可用于保护我们的数据：

• 基于格的密码学 - 此方法使用基于网格的复杂数学问题来保护数据。一些示例包括 NTRU 和环-LWE。这些方法非常强大，NTRU 加密经过了长时间的研究，没有发现任何重大问题。
• 多元密码学 - 这种方法涉及复杂方程和方案，如 Rainbow。虽然一些使用多元方程的加密尝试失败了，但 Rainbow 等方案仍然可以提供良好的安全性，尤其是在数字签名方面。
• 基于散列的密码学 - 这些方法使用散列（如 Lamport 签名）来保护数据。它们在很久以前就被发明出来，但由于它们难以被量子计算机破解，因此再次流行起来。示例包括 XMSS 和 SPHINCS。
• 基于代码的密码学 - 此类型依赖于纠错码来保护数据。McEliece 加密算法已经存在 40 多年，并且仍然能够抵御攻击。它被认为是抵御量子计算机攻击的长期保护的良好选择。
• 基于同源性的密码学 - 此方法使用椭圆曲线的特性来创建安全系统。例如，CSIDH 用于密钥交换，SQISign 用于签名。虽然一些方案已经被破解，但其他方案仍然很强大，可以替代当前的加密方法。
• 对称密钥量子抗性 - 一些加密方法（如 AES）本身对量子计算机非常安全，只要您使用足够大的密钥。像 Kerberos 这样的使用对称密钥而不是公钥的系统也能够抵御量子攻击，并且建议更广泛地使用。

优点

在使用后量子密码学时，我们需要考虑以下一些优点：

• 后量子密码学在使用称为量子计算机的超强计算机保护我们的信息方面非常有效。这些计算机能够破解标准的安全方法，而后量子密码学旨在应对此类攻击。
• 现在使用后量子密码学就像在攻击者获得更好的工具之前就在您的门上安装一个超强的锁。无论量子计算如何发展，它都有助于确保您的数据安全。
• 后量子密码学可以通过多种方法实现，例如使用网格、唯一代码和其他技术。这意味着我们有广泛的选择范围可供选择。这取决于每种情况最适合什么。
• 并且各组正在努力验证每个人是否都使用相同的后量子密码学方法。这允许许多系统的协作，同时确保所有人的隐私和安全。

缺点

后量子密码学有一些缺点：

• 某些后量子密码学方法可能比经典加密方法需要更多的资源。这会导致更大的计算开销以及某些应用程序（主要是处理能力有限的设备）的性能下降。
• 从旧的加密方法迁移到后量子密码学对于组织来说可能是具有挑战性和成本的。为了成功地理解和实施新的加密算法，更新旧系统、协议和基础设施以及重新培训员工可能至关重要。
• 虽然许多建议的后量子密码学算法仍处于研究和开发阶段，但该领域显示出兴趣。由于它们可能尚未经过现实世界的充分测试和验证，因此对其在现实世界应用程序中的成熟度和效率存在疑问。

量子密码学的未来

将来，由于量子计算，我们保护信息的方式可能会发生变化。我们目前使用的诸如公钥加密之类的技术足以满足在线购物和其他互联网活动。但是，超级强大的量子计算机可能会使这些方法变得不那么有效。

量子计算机可能需要大约 9 到 10 年的时间才能变得足够强大，从而破解我们今天使用的加密。因此，专家们正在努力寻找新的方法来保护我们的数据，即使是来自这些超级计算机的数据。一个名为 NIST 的小组尤其专注于为这种加密创建新的标准。

在所有这些发生的同时，专家建议企业和组织开始计划这种转变。他们建议跟踪可用的各种加密方法，并为在适当的时候更新或替换我们当前使用的加密方法做好准备。这样，当新的加密标准完成时，我们应该能够在未来保护我们的信息。

量子密码学与后量子密码学

下表重点介绍了量子密码学与后量子密码学的主要区别：