量子计算对网络安全的影响

Posted 2023-03-07 网络研究院

量子计算的快速发展，例如 IBM 的 Quantum Condor 处理器具有 1000 个量子比特的容量，促使专家们宣称第四次工业革命即将实现“量子飞跃”。

量子计算机的指数处理能力已经受到政府和企业的欢迎。

由于从学术和物理原理到商业可用解决方案的不断转变，新药发现、更深入和更快的金融交易分析、供应链管理系统效率的提高以及许多其他令人兴奋和前沿的应用都是可能的。

在组织探索如何最大限度地发挥这些新功能的同时，他们还必须确保为量子计算的网络安全影响做好充分准备。

量子计算和网络安全威胁

量子计算将在未来实现伟大的创新，但也将伴随着各种风险。

量子计算机打破我们日常生活中常见活动当前安全性的潜力可能会产生严重后果。

量子网络安全威胁预示着敏感健康和财务个人数据的数据泄露，对数字资产完整性的挑战，以及破坏支撑加密货币的基本密码学。

但是，主要的网络安全威胁是什么？

威胁一：现在收获，以后解密

根据德勤的一项民意调查，超过一半的受访专业人士 (50.2%) 认为他们的组织面临“现在收获，以后解密”（或简称 HNDL）网络安全攻击的风险。

这是指威胁行为者今天从目标组织收集加密数据的攻击，完全预期当量子计算达到能够使许多公开使用的加密算法（如 RSA）完全过时的成熟水平时，数据可以在以后解密。

HNDL 对企业、银行、情报机构甚至军事能力构成风险——没有任何东西可以抵御配备先进量子计算机的复杂威胁行为者。

尽管进行此类攻击所需的初始资源重量使其不太可能针对您的普通企业，但技术的加速进步和在加密下定期传输的数据量意味着我们可以预计它们在未来变得更有可能。

事实上，此类攻击完全有可能已经发生，而目标组织缺乏检测它们的复杂能力。尽管存在风险，但近 20% 的企业似乎采取了“观望”态度。

无论组织是否打算转向量子计算，HBDL 攻击都是后量子世界中所有企业不可避免的威胁。

威胁二：使非对称密码学过时

实用量子计算机的实现将使大多数当前的非对称加密方法变得不安全，例如 RSA、Diffie-Hellman (DH) 和椭圆曲线密码术 (ECC)。

早在 1994 年，Peter Shor 就开发了一种理论量子算法来寻找大整数的质因数。

尽管这项研究很重要，但由于缺乏实施量子计算机的技术，它并未被视为直接风险。

然而，现在，量子计算更接近于成为主流。2021 年，IDC估计，到 2027 年，量子计算市场可能增长到 86 亿美元，自 2020 年 4.12 亿美元的价值以来，复合年增长率为 50%。

它构成了“量子威胁”，与复杂的数学相匹配以前经典计算机无法解决的问题。

目前受 RSA、DH 和 ECC 等非对称加密算法保护的世界数据将很快变得可读；随后，网络犯罪分子很容易渗透并破坏全球数字安全。

简而言之，实用的量子计算机不仅可以使传统的在线活动变得不安全；它可能会破坏支撑互联网的大部分安全措施。

威胁三：区块链技术的漏洞

除了威胁当前的加密方案外，量子计算还有能力使区块链技术变得极其脆弱。由于区块链依赖于通过使用公钥密码术实现的传播信任共识，因此它特别容易受到泄露给定用户私钥（仅公钥）的攻击。

最近的一项研究发现，25% 的流通比特币和 65% 的以太币（以太坊网络中的代币）位于带有公钥的地址中，该公钥已发布在区块链上。

这意味着它们可以通过利用具有足够资源的量子计算机被盗。价值数千亿美元的加密货币可能容易受到这种攻击媒介的影响。

开发量子秘密学和加密解决方案

尽管对于实用量子计算机预计何时成熟的时间表尚未达成共识，但很明显，拥有在未来十年左右的时间后仍具有价值的信息的机构应该为量子威胁做好准备。

对于组织而言，重要的是要让网络安全专家以外的高级领导者和执行决策者意识到量子计算所构成的威胁。

这将有助于组织在不同级别和利益相关者之间制定更具凝聚力的响应。

政府和企业已经开始为后量子世界做准备。 例如，CISA 和 NSA 最近发布了基于 NIST后量子密码学选择的关键基础设施和国家安全系统的抗量子算法建议和要求。

随着时间的推移，敏捷将变得更加重要。组织可以将他们的战略重点放在“加密敏捷性”上，通过这种策略，他们将能够在加密算法之间无缝切换，以防一个或多个算法容易受到攻击。

对于不愿采用新的和未经测试的算法的企业，可以选择将经典和基于量子的解决方案集成为混合方法。

其他技术，如后量子密码学，或基于量子力学特性的技术，想想量子密钥分发和量子随机数生成，也是一种加强密码学的方法。

正如我们近年来所看到的那样，没有为最坏结果做好准备的公司成为了新的、不可阻挡的漏洞和勒索软件攻击的受害者。

不管围绕量子威胁的不确定性如何，采取必要的预防措施并密切关注未来可能会产生重大影响，而不仅仅是在量子时代无缝转型公司。

事实上，这可能对一家公司能否在后量子世界取得成功产生重大影响。

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