如何开启量子迁移之旅

如果将量子迁移比作一列火车，那么它将是一列以 量子就绪为目的地的加密敏捷性列车。所有人都需 要尽快上车！

在不远的将来，量子计算机即将面世，它们将能够 破解基础的公钥密码学和公钥基础设施 (PKI)，而这 些基础设施是目前每一次安全信息交换和交易的核 心。这将对澳门赌场官方下载和个人最敏感的信息造成威胁。想 象一下，在 Amazon 上的每一次商品购买，从美国 国防部 (DoD) 发送的每一封机密邮件，以及对银行 账户的每一次密码验证，都会在后台进行身份认证 和验证。

拥有适当机器的情报威胁方有可能破解 RSA 加密系统，解密机密数据并伪造数字 签名。在所有网络以及这些网络上的所有 应用（无论是公共还是私有）当中使用易 受攻击的加密技术，都将面临危险。

“拥有适当机器的情报威胁方有可能破解 RSA 加密系统，解密机密数据并伪造数字 签名。在所有网络以及这些网络上的所有 应用（无论是公共还是私有）当中使用易 受攻击的加密技术，都将面临危险。” ¹

当量子技术出现时，当前脆弱的系统将面临指数级 的更大风险。想一想这将对核电站、自动驾驶汽车 或嵌入式心脏起搏器造成的影响。正如 IBM 的一名 研究人员所警告的那样，“任何想要给予自己的数 据 10 年以上保护的人士，现在都应该寻求其他加密 形式。” ²

密码学和加密：前方警灯已亮起

量子计算机给澳门赌场官方下载目前信任的加密和身份认证过程 带来了前所未有的难题。密码学是数字信任的基 础，对密码学的威胁就是对这一信任的严重威胁。 在当今日益互联的生态系统中，加密系统的破解可 能导致敏感信息遭受未经授权的访问、对连接的设 备失去控制，并且可能带来巨大的潜在危险。

想象有一座金字塔，该金字塔的每一层都进行了加 密，就像胶水一样把所有东西粘在一起（图 1）。当 前的攻击通常发生在顶层：由于用户和管理员的疏 忽行为所导致，当然，也可能由威胁实施者造成。 随着量子计算的出现，最受信任的元素——作为身 份/信任基础设施基础的 PKI 加密变得更容易受到攻 击。多年来，这一基础一直是安全的，几乎不需要 做出太多改变。PKI 是值得信任的，没有必要监控其 完整性。但量子计算使得这个可信的元素第一次变 得脆弱，带来了前所未有的威胁。这可能会对政 府、军事、能源、航空、金融服务和汽车等各个行 业和部门的信任基础设施造成严重破坏。

若等待大规模量子计算机的发展和量子技术的成 熟，这就意味着组织变革已晚了一步，尤其是涉及 到政府机构和国家安全的时候。“这种革命性的计 算方法为军事和科学领域带来了一系列全新的可能 性，同时也带来了诸多挑战。” ³

我们已经实现这一技术了吗？

美国国家标准与技术研究所 (NIST),⁴ 美国国家标准 协会 (ANSI) 及其他行业专家估计，到 2030 年，量子 技术将有能力破解当前的加密技术。包括 IBM Research 在内的行业巨头推测，量子技术将更早问 世——也许只需五年多一点的时间。⁵

当量子技术出现时，当前脆 弱的系统将面临指数级的更大 风险。

为了能够未雨绸缪，澳门赌场官方下载必须采取积极的措施来保 护自己的数据和系统。目标是在不损害数据和系统 安全性的情况下实现量子技术的全部优势。NIST 的 国家网络安全卓越中心 (NCCoE) 已经开展了几项实 践，“便于从当前的公钥加密算法迁移到能够抵抗 基于量子计算机的攻击的替代算法” ⁶

NIST 目前正在进行后量子加密项目的“遴选”，他 们将从中选择一套后量子算法进行标准化。⁷ 在花费 了三年多⁸ 的时间研究新的加密和数据保护方法之 后，NIST 已经从最初收到的 69 份意见书中选出最终 的 15 份，它们将进入新一轮筛选，并最终形成第一 个后量子加密标准的核心。

现在，澳门赌场官方下载可以采取哪些措施来加强加密基础设 施，并保证它们未来不会过时？答案在于加密敏捷 性。量子计算的准备工作不仅仅是简单的迁移。事 实上，迁移本身将需要数年的规划，特别是对于具 有大型、复杂的 PKI 和关键任务信息的澳门赌场官方下载，如美国 国防部和 Amazon 这样的大型澳门赌场官方下载。若要弥补当前 安全保障与量子安全保障之间的差距，需要采取一 种新的方法。许多澳门赌场官方下载希望在不影响现有系统、标 准和最终用户的情况下采取加密敏捷的安全态势。

目前有一种加密敏捷方法可用于创建 X.509 加强版数 字证书，该证书同时包含两组加密主体公钥和发布 者签名。⁹ X.509 加强版证书符合行业标准，使澳门赌场官方下载 能够分阶段且无缝地将基础设施和系统过渡到量子 安全状态，同时完全保持与旧版系统的向后兼容 性。澳门赌场官方下载可以通过分阶段升级最关键、风险最大的 资产来实现逐步迁移。

以汽车、飞机、卫星和输电网络为例。这些耐用的 关键设备极易受到攻击，因为它们拥有很长的现场 使用寿命。它们需要更新软件和证书来了解下一代 量子安全加密。想象一下，如果一个由国家资助的 攻击者侵入了某个卫星系统，欺骗它接受自己的恶 意代码，来取代原本可靠的更新，这将带来什么样 的后果？使用寿命较长的设备需要变得敏捷，并且 能够应对出现的任何加密变革。安全措施从现在开 始就需要面向未来，要经得起未来的考验。

澳门赌场官方下载最脆弱的地方来源于未知。澳门赌场官方下载需要知道哪些 地方存在风险，威胁潜伏于哪些方面。当涉及到量 子准备时，对于组织而言良好的开端是盘点现有系 统，找到并确定使用了哪种类型的加密方式、加密 技术部署在哪些地方以及它们是否容易受到未来的 威胁等等。

量子迁移的紧迫性

为了确定量子迁移的紧迫性，有必要提出以下问题：

• 设备需要多少年的安全保护？
• 这些信息需要保密多久？

如果其中一个问题的答案是七年或七年以上（例 如，喷气发动机、起搏器、汽车），那么就有必要 立即启动量子迁移准备。如果澳门赌场官方下载管理的设备需要 具备关键任务安全性，包括 PKI 和数字证书、硬件安 全模块 (HSM) 或以物理方式嵌入的可信根，那么也 有必要尽快开启量子迁移的准备工作。

“现在就必须开始规划使用公钥算法的硬件、软件 及服务的替换工作，这样才能保护信息免受未来的 攻击。" ^{10, 11} 例如，以下部门具有高风险安全需求：

• 关键基础设施，包括能源和卫星
• 军事
• 汽车工业
• 航空业
• 金融服务

由于量子计算带来的实际风险（尽管风险到来时间 并不确定），许多首席信息官 (CIO) 和首席信息安全 官 (CISO) 已经指派他们的信息系统 (IS) 团队、IT 团 队或加密技术团队着手调查威胁并提出迁移策略。

使用寿命较长的设备需要变 得敏捷，并且能够应对任何加 密变革。

如何开启量子迁移之旅

澳门赌场官方下载应采取以下六个步骤，为量子迁移之旅构建好 IT 生态系统：

1. 研究—开展研究，确定大规模量子计算将对公钥 密码学和澳门赌场官方下载会产生哪些影响。
2. 编制目录—执行搜索，确定加密位置以及该密码 学在澳门赌场官方下载中的使用情况。
3. 确定优先级—确定要迁移的高价值资产并对其进 行优先排序。
4. 制定策略—与内部团队协作，制定策略并创建迁 移计划。
5. 寻找伙伴—寻找工具和合作伙伴。与关键供应商 共享澳门赌场官方下载需求，确保目标保持一致。
6. 计划—留出足够的时间来计划一项策略和准备一 次攻击。尽早开始有助于降低风险。

随着标准机构、政府机构和研究中心开始权衡量子 计算对加密的威胁，澳门赌场官方下载最好的选择是开始规划未 来的加密敏捷解决方案，并为其做好充分的准备。

尾注

¹ Lindsay, J. R.; “Surviving the Quantum Cryptocalypse,” Strategic Studies Quarterly, Summer 2020, p. 49–73, http://www.airuniversity.af.edu/Portals/10/SSQ/documents/Volume-14_Issue-2/Lindsay.pdf
² Foremski, T.; “IBM Warns of Instant Breaking of Encryption by Quantum Computers: ‘Move Your Data Today,’” ZDNet, 18 May 2018, http://www.zdnet.com/article/ibm-warns-of-instant-breaking-of-encryption-by-quantum-computers-move-your-data-today/
³ Routh, A.; J. Mariani; A. Keyal; S. Buchholz; “Preparing for the Coming Quantum World (Pragmatically),” Nextgov, 12 June 2020, http://www.nextgov.com/ideas/2020/06/preparing-coming-quantum-world-pragmatically/166089/
⁴ Chen, L.; S. Jordan; Y-K Liu; D. Moody; R. Peralta; R. Perlner; D. Smith-Tone; Report on Post-Quantum Cryptography, National Institute of Standards and Technology (NIST), USA, April 2016, http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2016/nist.ir.8105.pdf
⁵ Op cit Foremski
⁶ National Cybersecurity Center of Excellence (NCCoE), “Crypto Agility: Considerations for Migrating to Post-Quantum Cryptographic Algorithms,” National Institute of Standards and Technology, USA, http://www.nccoe.nist.gov/projects/building-blocks/post-quantum-cryptography
⁷ National Institute of Standards and Technology (NIST), “NIST’s Post-Quantum Cryptography Program Enters ‘Selection Round,‘” USA, 22 July 2020, http://www.nist.gov/news-events/news/2020/07/nists-post-quantum-cryptography-program-enters-selection-round
⁸ National Institute of Standards and Technology, “NIST Asks Public to Help Future-Proof Electronic Information,” USA, 20 December 2016, http://www.nist.gov/news-events/news/2016/12/nist-asks-public-help-future-proof-electronic-information
⁹ ISARA, “Managing Cryptographic and Quantum Risk”
¹⁰ Op cit NIST
¹¹ Lucier, P.; “Six Steps to Start Readying for Quantum,” ISACA, 10 August 2020, http://ox02.myxiwei.com/resources/news-and-trends/industry-news/2020/six-steps-to-start-readying-for-quantum

Paul Lucier

SARA Corporation 销 售、业务开发及营销 副总裁。他在信息和 通信技术领域工作长 达 20 多年，在非洲、 欧洲、中东、北美和 俄罗斯开拓了新的全 球市场，同时精简业 务运作、管理团队、 指导销售和业务发展。 他的专长是与美国政 府，尤其是美国国防 部建立关系网并成功 引导销售。