量子機威脅現(xiàn)代計算機，未來如何保證加密安全？

現(xiàn)代密碼學仍然是一門相對年輕的科學學科，但其歷史顯示出一種重要的模式。這門科學大多數(shù)的發(fā)展都是基于幾年甚至幾十年前的研究。這種緩慢的發(fā)展速度是有原因的。就像藥物和疫苗在進入市場之前要經(jīng)過多年的嚴格測試一樣，密碼學應用必須基于經(jīng)過驗證和徹底分析的方法。

區(qū)塊鏈就是遵循這樣的開發(fā)周期的例子。中本聰在比特幣上的工作是對David Chaum在20世紀80年代初首次描述的原則的應用。同樣，最近用于保護私鑰或密封投標拍賣的多方計算（MPC）的部署也使用了大約在同一時間開發(fā)的思想?，F(xiàn)在，隨著量子機的威脅籠罩在現(xiàn)代計算機上，對更新、更強的密碼學形式的需求從未如此強烈。

沒有人確切地知道量子計算機何時或是否會被證明有能力破解今天的加密方法。然而，僅僅是威脅本身就促使人們在開發(fā)替代方案方面做了大量的工作，這些替代方案將被證明足夠強大，能夠抵御量子攻擊。

任務緊迫

尋找現(xiàn)有加密方法的替代品并不是一項瑣碎的任務。在過去的三年里，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）一直致力于研究和推進替代算法，或者說是任何加密系統(tǒng)的骨干。今年7月，它在一個正在進行的項目中宣布了一份15個提案的短名單，以尋找量子抗性加密標準。

但是，由于關(guān)鍵尺寸或整體效率不可行，這些建議中的許多都沒有吸引力。更重要的是，這些替代品必須經(jīng)過充分的測試和審查，以確保它們經(jīng)得起時間的考驗。

我相信我們會看到這個領(lǐng)域的進一步發(fā)展。然而，開發(fā)更好的加密算法只是解決這個難題的一部分。一旦定義了一個替代方案，還有一個更大的工作，就是確保所有現(xiàn)有的應用都能更新到新標準。這涉及到的范圍是巨大的，幾乎涵蓋了整個互聯(lián)網(wǎng)、整個金融和區(qū)塊鏈中的所有用例。

考慮到任務的規(guī)模，在量子威脅成為現(xiàn)實之前，必須早早制定出遷移現(xiàn)有數(shù)據(jù)的計劃和措施。

自理數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名

政府和銀行機構(gòu)并不是吃素的。根據(jù)2020年聯(lián)合國電子政務調(diào)查，根據(jù)該機構(gòu)自己的衡量標準，65%的成員國政府正在認真思考數(shù)字時代的治理問題。個人數(shù)據(jù)隱私越來越受到關(guān)注，體現(xiàn)在數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)保護機制和方法被列入電子政務應用的發(fā)展議程。

數(shù)字簽名背后的技術(shù)普遍被各國政府所熟知。例如，在歐洲，eIDAS法規(guī)規(guī)定成員國的組織有責任為電子交易實施統(tǒng)一的電子簽名、合格數(shù)字證書和其他認證機制的標準。不過，歐盟方面也認識到，為了抵御量子計算機的威脅，需要進行更新。

看來，未來保護個人數(shù)據(jù)的方法很可能會以用戶擁有自己的數(shù)據(jù)為原則來引導。在銀行界，針對金融機構(gòu)如何對待數(shù)據(jù)的支付指令PSD2是這一原則的催化劑。一旦用戶掌握了共享自己數(shù)據(jù)的權(quán)利，那么促進多個銀行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)共享就變得更加容易。

今天，密碼學在數(shù)據(jù)自主權(quán)原則中扮演著重要的角色，但我相信我們會看到這一概念在Web 3.0應用中變得更加普遍。理想情況下，用戶將在任何Web 3.0應用中控制自己的數(shù)據(jù)，提供充分的互操作性和易用性。

通過多方計算增強安全性和可信度

與數(shù)字簽名的興起類似，多方計算也會有更多的應用。從30年前的純理論構(gòu)造，我們現(xiàn)在看到MPC被應用在更多的現(xiàn)實世界用例中。例如，包括Unbound Tech、Sepior、Curv和Fireblocks在內(nèi)的多個機構(gòu)級資產(chǎn)安全平臺已經(jīng)在使用MPC的變體來保證私鑰的安全。

由于缺乏令人信服的使用案例，區(qū)塊鏈尚未發(fā)揮其真正的潛力。

由于MPC的巨大安全潛力，我們將繼續(xù)看到這項技術(shù)的改進。鑒于它消除了單點攻擊，減少了對單一受信任實體的依賴，它也很符合分散信任的原則。在未來，一個人的私鑰可以存儲在多個分散的地點，但當用戶有需求時，仍然可以即時部署。

由于MPC的巨大安全潛力，我們將繼續(xù)看到這項技術(shù)的改進。鑒于它消除了單點攻擊，減少了對單一受信任實體的依賴，它也很符合去中心化信任的原則。在未來，一個人的私鑰可以存儲在多個分散的地點，但當用戶有需求時，仍然可以即時部署。

個人和企業(yè)的區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)仍處于低成熟度狀態(tài)。理論上，它為幫助個人和企業(yè)獲得對其數(shù)據(jù)的控制權(quán)提供了重要的承諾。但事實上，今天的區(qū)塊鏈和相關(guān)的分布式賬本技術(shù)還沒有發(fā)揮其真正的潛力，缺乏令人信服的使用案例就是證明。

然而，鑒于密碼學其他用途的演變，如數(shù)字簽名和多方計算，我們有理由期待區(qū)塊鏈技術(shù)將顯著改善，變得更加高效和方便--因此在未來幾年獲得更多的吸引力。

區(qū)塊鏈的概念本身并沒有受到量子計算機的威脅。首先，區(qū)塊鏈是用來安全注冊數(shù)據(jù)（或數(shù)據(jù)摘要）的，我們現(xiàn)在已經(jīng)知道如何用量子時代安全的密碼學基元（哈希函數(shù)和數(shù)字簽名方案）來保證區(qū)塊鏈的基本功能（注冊數(shù)據(jù)的不可更改性）。

但要高效地處理更高級的協(xié)議，還需要做更多的工作，不斷提高密碼學基元的安全性和效率，使區(qū)塊鏈越來越高效。

鑒于此，我們將看到分布式系統(tǒng)的逐步改進，使其保持安全。我們可能會喜歡保持當前加密算法的智能和良好的特性，并在必要時逐步更新這些算法。這個過程的規(guī)劃必須非常謹慎，因為每次更新都必須在當前版本變得不安全之前提前做好。

此外，支持區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)，具有強大的量子化后安全性，可以在未來的在線零售中發(fā)揮重要作用。

無論密碼學的用例如何，用戶體驗都將是采用密碼學的關(guān)鍵驅(qū)動力。到目前為止，缺乏可用性一直是大多數(shù)密碼學應用的一個巨大問題--對于區(qū)塊鏈來說也是如此。大多數(shù)平臺只是基礎(chǔ)設施解決方案，因此，涉及最終用戶的高度摩擦。

最終，區(qū)塊鏈應用需要變得像今天的互聯(lián)網(wǎng)和智能手機應用一樣可用。可用性和防量子安全對于政府、商業(yè)和Web 3.0的未來至關(guān)重要。

責任編輯：PSY