10、量子密钥管理：原理、挑战与解决方案

量子密钥管理：原理、挑战与解决方案

1. 引言

量子密钥分发（QKD）自Bennett和Brassard于1984年发明以来，已成为未来几十年的关键技术。随着量子网络的出现，如何高效构建和管理这些网络成为重要问题。

在公钥密码学中，密钥管理涵盖创建、激活、分配、绑定、托管、恢复、撤销和销毁等环节，其中销毁环节常被忽视，但同样重要。在量子密码学中，虽然对称密钥密码学看似没有公钥密码学那样复杂的问题，但实际上，会话密钥也需要管理。例如，为避免侧信道攻击和远程定时攻击，对称会话密钥需要定期更换。

目前，已有一些关于QKD密钥管理的提案，如Mink等人提出的量子网络管理器，以及Quantum公司的“Scalar Key Manager Appliance”。此外，QKD密钥的随机性对后续应用的安全性至关重要，同时也可以利用QKD来加强现有标准。

2. 量子密码学的重要性

尽管量子密钥分发存在一些局限性，如缺乏对冒充攻击的天然防御，且需要认证通道才能实现安全的QKD。此外，Shor在1997年提出的算法对许多公钥环境构成威胁，但目前对称算法如AES尚未受到明显影响。

然而，量子密码学仍有其重要性。对于那些对计算复杂性假设的有效性存疑的人来说，可证明的安全性更具吸引力。而且，多方计算领域依赖于参与者之间的安全通道，QKD是实现这一目标的自然工具。

3. 可信节点、拒绝服务攻击、维护与恢复

QKD网络使用一次性密码本加密来保护消息的保密性，攻击者主要有两种攻击方式：
- 攻击节点并提取密钥材料。
- 通过对QKD链路进行拒绝服务攻击，迫使QKD节点使用经典加密。 </