23、密钥交换系统：KLJN与QKD的安全性剖析

密钥交换系统：KLJN与QKD的安全性剖析

在当今数字化时代，信息安全至关重要，密钥交换系统作为保障信息安全的关键技术，一直是研究的热点。量子密钥分发（QKD）和基尔霍夫定律 - 约翰逊噪声（KLJN）方案是两种备受关注的密钥交换方法。本文将深入探讨这两种方案的安全性，并对相关争议进行分析。

1. 量子加密安全性的争议

1.1 量子密钥分发（QKD）的安全性争议

近年来，量子密钥分发（QKD）被宣称具有无条件安全性。然而，这一说法引发了广泛的争议。有研究指出，现有的QKD方案的安全性存在问题。例如，Yuen和Hirota等学者认为，现有QKD方案的安全性值得怀疑或较差。而Renner则试图捍卫旧的安全声明。

1.2 QKD的实际破解情况

实际情况中，QKD已被破解。攻击者利用必要构建元素的不完美特性，如非线性，成功破解了包括一些商业量子通信器在内的实际量子通信系统。量子破解专家Vadim Makarov表示，他们的攻击能够在不干扰系统的情况下获取100%的密钥信息，这严重冲击了QKD协议安全性的基础，因为QKD常宣称任何窃听活动都会干扰系统，从而被通信双方察觉。这表明，在组件不完美的情况下，QKD容易受到精心设计的攻击，其安全性并非如宣称的那样“稳健”。

2. KLJN安全密钥交换系统

2.1 KLJN方案概述

KLJN方案是一种基于经典统计物理的密钥分发方案，是QKD的替代方案。其安全性基于基尔霍夫定律和涨落 - 耗散定理，更广泛地基于热力学第二定律，这意味着理想的KLJN方案的安全性如同不可能制造出第二类永动机一样强大。KLJN方案具有许多潜在的独特技术应用，如