11、QuantumCharge：用于电动汽车充电的后量子密码学

QuantumCharge：用于电动汽车充电的后量子密码学

1 引言

21 世纪，量子计算将成为一项具有重大影响力的技术。它在化学、生物工程、人工智能、金融服务和复杂制造等领域具有巨大潜力，但同时也对当前的 IT 安全构成了严重威胁。虽然目前的量子计算机原型还不够强大和稳定，无法立即造成威胁，但专家预测，未来几年实际攻击的可能性将越来越大。例如，Shor 算法在足够强大和稳定的量子计算机上运行时，可以破解目前广泛使用的非对称密码学，如 RSA、DSA、DH 和 ECC，这将影响包括汽车协议在内的所有现有 IT 基础设施。

近年来，后量子密码学（PQC）应运而生，旨在提供抵御大型量子计算机辅助的密码分析攻击的保护。美国国家标准与技术研究院（NIST）正在进行 PQC 的标准化工作，并在 2022 年 7 月确定了首批标准化候选方案。然而，PQC 对计算能力、存储和内存的要求给资源受限的设备带来了挑战。

在电动汽车（EV）充电领域，ISO 15118 是一项重要的标准，它定义了“即插即充”（PnC）协议，允许基于安装在汽车内的加密凭证进行充电和计费，无需用户手动操作。但将 PQC 方案集成到 ISO 15118 并非易事。一方面，该标准中的一些实体是嵌入式设备，资源受限，阻碍了 PQC 的集成；另一方面，ISO 15118 不具备密码灵活性，无法轻松添加和协商新的加密方案，引入 PQC 时需要对标准进行修改。

2 背景

2.1 电动汽车移动架构

简化的电动汽车移动架构采用了 ISO 15118 标准中与 PnC 认证相关的实体和流程定义。主要实体包括电动汽车（EV）、充电点（CP）和多个 PnC 后端系统。对于凭证管