By 迈克尔·加夫尼 19 年 2022 月 XNUMX 日发布
尽管越来越多的公共和私人组织正在了解量子技术创造的机遇，但对于许多传统网络和安全从业者来说，这个空间及其潜在威胁仍然感觉太“未来”。 不幸的是，等待未来解决这些问题可能会使美国的商业和政府组织面临潜在的灾难性安全漏洞。 这种类型的量子攻击可能会在不久的将来发生！ 专家估计，能够破解加密算法和拦截通信的量子技术最晚将在 2030 年实现。
当前网络安全解决方案的漏洞
公共和私人组织目前依赖基于数学的非对称算法进行身份验证和密钥建立，这是网络安全的重要组成部分。 这些方案的安全性依赖于这样的假设：即使是最强大的经典计算机在计算上也不可能解决某些数学问题（例如，分解大数或计算离散对数）。 量子计算机将能够轻松解决这些问题，因此一旦技术到来，安全系统、网络、通信、设备和数据将变得透明。
人们可能认为，量子计算的独特能力所带来的安全威胁还需要很多年才能成为现实。 问题仍然在于，目前存储的信息和数据必须长期保密，并且推出新的解决方案需要时间。 现有的加密信息很容易受到真正且迫在眉睫的安全威胁，即“立即收获，稍后解密”攻击。 想象一下，一个坏人可以访问静态数据，这些数据使用当今可用的技术加密到最高级别，存储这些数据，然后在几年内使用量子计算机对其进行解密。 因此，组织应该假设在实施适当的对策之前（无论当时的量子计算状态如何），所有加密的信息和通信都是不安全的。
监测其他民族国家
不幸的是，美国在量子准备方面落后了。 由于量子计算的安全影响，许多其他国家正在或已经实施量子网络，包括使用无人机和卫星的网络。 ,
中国在量子能力和基础设施方面表现出早期的强大领先优势，已在量子技术上投资超过 15 亿美元。 2019 年，伊朗推出了一个新的量子技术实验室，这是西亚和中东地区首个此类实验室，同年俄罗斯制定了量子技术路线图，朝鲜开始开发量子技术以创建高度安全的指挥和控制链路平壤和主要导弹发射场之间。 2021 年，俄罗斯宣布开发出 4 量子位离子量子计算机原型，该计算机可能在三年内成为未来可云访问的量子计算机的基础。 尽管美国政府最近通过《CHIPS法案》增加了对量子技术的投资，但仍需要以适当和快速的方式使用这些资金，以实现量子安全并成为量子技术的世界领先者。 当前和计划的资金可能会有所不同，但信息很明确：世界各国政府都在竞相首先实施这项技术。
应对量子威胁
未来十年，量子技术将快速发展，有许多对策需要考虑。 后量子密码学 (PQC) 的基本思想是用那些被认为是量子安全的算法来替换或增强正在使用的经典密码算法。 该方法的主要优点是不依赖量子网络，可以部署在现有的经典网络和互联网上。 不幸的是，一些已经开发了五年多的 PQC 算法能够在传统笔记本电脑上在不到几个小时的时间内被破解。
量子密钥分发 (QKD) 通常是指在准备和测量量子网络（QKD 网络）上运行并由其启用的“准备和测量”量子密钥分发协议。 这种方法有几个优点。 这些协议本身已被证明是安全的，因为量子物理定律允许两个通信方能够检测到窃听者的存在，并且 QKD 系统已经从多个供应商处投入商业使用多年。 QKD 的主要缺点是它需要部署昂贵的资源（QKD 设备和光纤），但只能启用单个应用程序。 当前一代 QKD 产品也因其硬件实现而存在漏洞。 他们容易受到旁道攻击 并依赖不安全的中继节点来传输超过 150 公里的距离。
量子安全通信 (QSC) 解决了 QKD 的缺陷和安全风险。 虽然 QSC 的安全性也基于量子物理定律，但它依赖于与 QKD 不同的量子现象。 QKD 依赖于准备和测量技术，而 QSC 则依赖于高质量的分布式纠缠。 这些基于纠缠的量子安全协议在基于纠缠的量子网络上运行并由其启用，并且可证明是安全的。 由于这些协议和网络的性质，QSC 不会面临硬件实现的漏洞。 虽然基于纠缠的网络需要使用一些新兴技术，但它们不需要完全从头开始构建。 这些网络利用现有的经典基础设施，例如通过光纤运行。 与 QKD 相比，QSC 的另一个优势和主要区别在于 QSC 在通用网络上运行：分布式量子计算和分布式量子传感以及其他革命性应用程序可以在相同的量子网络基础设施上运行，为用户提供附加价值。
对策建议
相对于其他两种对策，QSC 提供了额外的安全性和多功能性，并且应该成为未来任何推荐解决方案的一部分。 然而，这些对策并不相互排斥。 量子安全通信和后量子密码学可以一起使用，这样对手就需要破解各自的方案才能访问安全信息。
立即行动
虽然大到足以破解当今传统加密的量子计算机尚未公开宣布，但量子革命正在顺利进行。 2022 年取得的进展让未来变得清晰：问题不在于量子技术何时会打破我们现有的安全协议，而在于我们如何做好准备，在量子技术充分发挥其潜力并超越其潜力时应对量子技术的挑战。 现在是采取行动的时候了。
迈克尔·加夫尼 是 Aliro Quantum 公共部门主管， 第一家纯粹的量子网络公司。 Gaffney 最近在华盛顿特区开设了 Aliro 办事处，以支持该公司不断扩大的政府和公共部门计划，此前他曾在陆军情报部门工作并多年为政府实施云和安全解决方案。
Aliro Quantum 是即将到来的金牌赞助商 IQT 量子网络安全活动于 25 年 27 月 2022 日至 XNUMX 日在纽约举行。 联合创始人 Michael Cubeddu 将于 26 月 XNUMX 日讨论“军队中的量子安全”th.
