什麼是後量子密碼學?

2021-01-16 格密鏈

什麼是後量子密碼學？量子密碼學對經典公鑰密碼學意味著什麼？量子密碼學可以解決什麼問題。

什麼是後量子密碼學?


在前一篇文章中，討論了量子計算機的出現對經典公鑰密碼學意味著什麼。我們現有部署的所有公鑰技術都基於大整數分解或求解離散對數問題。在經典計算機中，這兩個問題都被認為是難以計算的，然而，量子計算機(如果它能被建立起來的話)將在很短的時間內解決這兩個問題（輕易的分解大整數或求解離散對數）。


量子計算機被創造的可能讓人們開始思考，如果建造了量子計算機，密碼學將會發生什麼變化。關鍵問題是找到公鑰加密和數字籤名的替代方案。從銀行卡到網際網路交易，它們支撐了我們整個數字經濟。


正如之前所說，我們不能複製量子態，因此，任何現有公鑰方案的替代技術都需要在經典比特上工作。此外，在後量子時代中，幾乎所有的計算機仍然是經典的。因此，我們需要用處理經典數據的經典算法來替代現有的公鑰方案。


然而，為了維護現有計算機的安全性，我們需要找到新的算法來面對量子計算機。這是後量子密碼學要解決的問題。很多備選系統被提出，目前密碼社區正在對它們進行全面審查。


設計這種後量子系統最流行的方法之一就是使用一種稱為格的數學結構。格類似於網格，但它在n維空間中。在一個算法中有許多表示格的方法，其中一些方法比其他方法更好。事實證明，我們可以將這種大量的表示用於加密目的。使用一個格的「良好」表示作為密鑰，而使用一個不那麼「良好」表示作為公鑰。對於適當選擇的表示法和格，即使是量子計算機也不能有效地找到一種將不太好的表示法轉換成好的表示法的方法。利用這種思想，我們可以構建像NTRU這樣的加密方案，像BGV這樣的同態加密方案，以及像BLISS這樣的籤名方案。



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