後量子密碼學

您可以使用後量子密碼學來保護您的資料免受稱為量子計算機的高效計算機的攻擊。傳統計算機使用簡單位（值為 0 或 1）來執行任務。但是，量子計算機使用量子位——可以同時為 0 和 1 的位——以極快的速度解決某些問題。

由於其強大的功能，量子計算機有可能破壞某些現有的資訊安全方法，例如加密。因此，後量子密碼學專注於開發新的資料安全方法，即使量子計算變得更加先進，這些方法仍然有效。

這些現代方法使用對於量子計算機和傳統計算機都難以解決的複雜數學問題。它們可以使用網路、程式碼或多項式來保護您的資料。

演算法

後量子密碼學中有六種主要的演算法可用於保護我們的資料：

• 基於格的密碼學 - 此方法使用基於網格的複雜數學問題來保護資料。一些示例包括 NTRU 和環-LWE。這些方法非常強大，NTRU 加密經過了長時間的研究，沒有發現任何重大問題。
• 多元密碼學 - 這種方法涉及複雜方程和方案，如 Rainbow。雖然一些使用多元方程的加密嘗試失敗了，但 Rainbow 等方案仍然可以提供良好的安全性，尤其是在數字簽名方面。
• 基於雜湊的密碼學 - 這些方法使用雜湊（如 Lamport 簽名）來保護資料。它們在很久以前就被髮明出來，但由於它們難以被量子計算機破解，因此再次流行起來。示例包括 XMSS 和 SPHINCS。
• 基於程式碼的密碼學 - 此型別依賴於糾錯碼來保護資料。McEliece 加密演算法已經存在 40 多年，並且仍然能夠抵禦攻擊。它被認為是抵禦量子計算機攻擊的長期保護的良好選擇。
• 基於同源性的密碼學 - 此方法使用橢圓曲線的特性來建立安全系統。例如，CSIDH 用於金鑰交換，SQISign 用於簽名。雖然一些方案已經被破解，但其他方案仍然很強大，可以替代當前的加密方法。
• 對稱金鑰量子抗性 - 一些加密方法（如 AES）本身對量子計算機非常安全，只要您使用足夠大的金鑰。像 Kerberos 這樣的使用對稱金鑰而不是公鑰的系統也能夠抵禦量子攻擊，並且建議更廣泛地使用。

優點

在使用後量子密碼學時，我們需要考慮以下一些優點：

• 後量子密碼學在使用稱為量子計算機的超強計算機保護我們的資訊方面非常有效。這些計算機能夠破解標準的安全方法，而後量子密碼學旨在應對此類攻擊。
• 現在使用後量子密碼學就像在攻擊者獲得更好的工具之前就在您的門上安裝一個超強的鎖。無論量子計算如何發展，它都有助於確保您的資料安全。
• 後量子密碼學可以透過多種方法實現，例如使用網格、唯一程式碼和其他技術。這意味著我們有廣泛的選擇範圍可供選擇。這取決於每種情況最適合什麼。
• 並且各組正在努力驗證每個人是否都使用相同的後量子密碼學方法。這允許許多系統的協作，同時確保所有人的隱私和安全。

缺點

後量子密碼學有一些缺點：

• 某些後量子密碼學方法可能比經典加密方法需要更多的資源。這會導致更大的計算開銷以及某些應用程式（主要是處理能力有限的裝置）的效能下降。
• 從舊的加密方法遷移到後量子密碼學對於組織來說可能是具有挑戰性和成本的。為了成功地理解和實施新的加密演算法，更新舊系統、協議和基礎設施以及重新培訓員工可能至關重要。
• 雖然許多建議的後量子密碼學演算法仍處於研究和開發階段，但該領域顯示出興趣。由於它們可能尚未經過現實世界的充分測試和驗證，因此對其在現實世界應用程式中的成熟度和效率存在疑問。

量子密碼學的未來

將來，由於量子計算，我們保護資訊的方式可能會發生變化。我們目前使用的諸如公鑰加密之類的技術足以滿足線上購物和其他網際網路活動。但是，超級強大的量子計算機可能會使這些方法變得不那麼有效。

量子計算機可能需要大約 9 到 10 年的時間才能變得足夠強大，從而破解我們今天使用的加密。因此，專家們正在努力尋找新的方法來保護我們的資料，即使是來自這些超級計算機的資料。一個名為 NIST 的小組尤其專注於為這種加密建立新的標準。

在所有這些發生的同時，專家建議企業和組織開始計劃這種轉變。他們建議跟蹤可用的各種加密方法，併為在適當的時候更新或替換我們當前使用的加密方法做好準備。這樣，當新的加密標準完成時，我們應該能夠在未來保護我們的資訊。

量子密碼學與後量子密碼學

下表重點介紹了量子密碼學與後量子密碼學的主要區別：