例如，網(wǎng)站鏈接左側掛鎖符號的圖標，這個圖標表示該站點正在使用HTTPS協(xié)議對出入站點的信息進行加密處理，以保護用戶的個人詳細信息以及信用卡信息等敏感數(shù)據(jù)。
然而，量子密碼學要先進得多，并將給在線安全帶來永久性改變。
什么是后量子密碼學（Post-QuantumCryptography）？
為了更好地理解后量子密碼學，首先了解什么是量子計算機（QuantumComputer）很重要。量子計算機使用量子物理學來存儲信息，并以驚人的速度執(zhí)行計算。
傳統(tǒng)計算機以二進制形式（即0和1）來存儲信息。在量子計算中，信息被存儲在“量子比特（qubits）”中。它們利用了量子物理學的特性，例如電子的運動或照片的定向方式等。
通過不同的排列方式，量子計算機可以非?？焖俚卮鎯驮L問信息。量子比特的排列可以存儲比我們所處宇宙中的原子更多的數(shù)字。
因此，使用量子計算機從二進制計算機中破解密碼，可謂不費吹灰之力。不過，雖然量子計算機非常強大，但二進制計算機在某些情況下仍然具有優(yōu)勢。比如，熱或電磁場會影響計算機的量子特性。因此，它們的使用通常會受到限制，必須非常謹慎地對其進行管理。
如今，雖然量子計算機已經(jīng)破解了許多非對稱加密技術，對加密構成了重大威脅，但仍有一些適當?shù)姆烙胧┛捎谩：罅孔用艽a學就是一種新近開發(fā)的密碼與加密技術，可以防止來自量子計算機的密碼分析攻擊。
它允許二進制計算機保護其數(shù)據(jù)，使其免受量子計算機的攻擊。隨著我們朝著更安全、更強大的數(shù)字未來邁進，后量子密碼學勢必會變得越來越重要。
后量子密碼學的重要性
早在2016年，因斯布魯克（Innsbruck）大學和麻省理工學院（MIT）的研究人員就已確定，量子計算機比超級計算機更強大，可以輕松破解由傳統(tǒng)計算機開發(fā)的任何密碼。
同年，美國國家標準與技術研究院（NIST）開始探討替代目前加密系統(tǒng)的抗量子計算替代品，并相繼開發(fā)了多種新型防御措施。例如，一種簡單的方法是將數(shù)字密鑰的大小加倍，其所需的排列數(shù)量也會顯著增加，以應對暴力攻擊的情況。只需將密鑰大小從128位增加到256位，便可以讓采用Grover算法的量子計算機在排列數(shù)量上實現(xiàn)平方級增長。該算法是用于搜索非結構化數(shù)據(jù)庫最常用的一種算法。
目前，NIST正在測試和分析各種技術，旨在選擇一種技術進行推廣和標準化。他們已將范圍從最初收到的69份提案，縮小到了15份。
基于AES-256加密的后量子算法安全嗎？
現(xiàn)在，讓我們重點關注“抗量子”（quantum-resistant）算法的開發(fā)。
例如，如今廣泛應用的AES-256加密方式通常被認為是抗量子的。它的對稱加密算法仍然被公認為是非常安全的。然而，量子計算機使用Grover算法去破解一個AES-128密碼，可以將攻擊時間縮短至2^64，這是相對不安全的。
在AES-256加密的情況下，其攻擊時間將變?yōu)?^128，這相對來說比較安全。NIST指出，后量子算法通常屬于如下三類之一：
基于格（Lattice-based）的密碼——例如Kyber或Dilithium；
基于代碼的密碼——例如使用Goppa代碼的McEliece公鑰密碼系統(tǒng)；
基于散列的函數(shù)——例如LamportDiffie一次性簽名系統(tǒng)。
此外，許多區(qū)塊鏈開發(fā)人員正專注于創(chuàng)建能夠抵抗量子密碼分析攻擊的加密貨幣。
RSA后量子安全嗎？
作為一種非對稱算法，RSA曾被認為是非常安全的?！犊茖W美國人》在1977年發(fā)表的一篇研究論文中聲稱，破解RSA-129加密可能需要40萬億年。
不過，1994年，來自貝爾實驗室的數(shù)學家PeterShor創(chuàng)建了一種旨在破解RSA加密的算法。幾年后，一組密碼學家用了六個月時間終于成功破解了RSA。
調查顯示，目前，網(wǎng)絡上超過90%的加密連接（包括SSL握手）都依賴于RSA-2048。同時，RSA也被用于驗證數(shù)字簽名，推送固件更新、以及驗證電子郵件等日常工作與任務中。不過，雖說RSA-2048目前尚未被破解，但這也只是時間問題。因此，業(yè)界廣泛推薦的RSA加密強度為RSA-3072，它提供112位的安全性。
可見，問題在于密鑰大小的增加并沒有成比例地提高安全性。雖然RSA-2048比其前身增強了40億倍，但是RSA-3072僅增強了65k倍左右。實際上，RSA-4096或將是我們所能達到的加密極限。
一些密碼分析師甚至發(fā)布了一系列被證實有效的RSA攻擊方法。問題是，RSA現(xiàn)在就像一個技術“化石”，甚至比萬維網(wǎng)還要古老。
現(xiàn)在，值得一提的是，我們還沒有實現(xiàn)“量子霸權”，這就是說量子計算機將能夠執(zhí)行那些普通計算機無法執(zhí)行的功能。不過，預計這種場景將在未來10-15年內實現(xiàn)。畢竟Google和IBM等巨頭已經(jīng)在為此布局了。
為什么我們需要后量子密碼學？
有時，創(chuàng)新的最佳方式便是提出一個更強大的問題。后量子密碼學背后的概念就是改變現(xiàn)有計算機解決數(shù)學問題的方式。
此外，也有必要開發(fā)更安全的通信協(xié)議和系統(tǒng)，以充分利用量子計算的力量，甚至可以抵御量子密碼分析攻擊。好消息是，許多企業(yè)目前都在致力于開發(fā)具有量子安全特性的產品。
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