21、后量子时代的密码学：挑战与机遇

后量子时代的密码学：挑战与机遇

1. 后量子密码学的必要性与过渡策略

在当今时代，许多传统密码学方法面临被破解的风险，后量子密码学应运而生。我们可以通过增加传统密码的密钥大小，以及同时实施抗量子和基于量子的密码学来增强保护。在未来，当量子计算机和处理能力足够成熟，供应商能够生产出廉价的量子计算机，且客户能够大量购买时，基于量子的密码学有望得到广泛应用。但在此之前，资金雄厚的对手可能会利用现有的量子计算机和处理器攻击我们传统的易受量子攻击的密码学。因此，抗量子密码学成为了从现在过渡到未来的桥梁，我们不得不将其作为一种中间防御手段来实施。

不过，人们不应过早地盲目采用抗量子（或基于量子）的密码学，主要有以下三个原因：
- 缺乏标准 ：目前有26种密码学提案正在接受美国标准的审查，但最终只有两种（或更多一些）会胜出。如果现在选择实施特定的抗量子算法，很可能无法选中最终成为新标准的算法。若选择错误，虽然可以在新标准确定后进行切换，但历史表明，坚持使用非标准实现效率低下，会显著增加安全和运营风险。从过早选定的后量子算法过渡到新标准虽然更可行，但可能会增加总体成本。因此，建议先对少数值得信赖的抗量子算法进行有限的实验和部署，并确保所购买的产品具有密码灵活性，即能够根据需要轻松替换现有的加密算法。
- 性能问题 ：即使抗量子密码学标准的密钥尺寸较小，但创建和验证密钥所需的工作量通常比传统密码学大得多。NIST的竞赛要求进行大量的性能测试，提交者也在尽力优化算法速度。尽管NIST可能会选择性能/安全权衡较好的后量子标准，但转向后量子算法可能会降低即使是最好、最快的计算机和设备的整体性能。在生产环境或产品中全面采用抗量子算