抗量子计算密码及应用研讨会在京举办

近年来量子计算发展迅速,引发公钥密码破解的信息安全威胁日益迫近,应对量子计算信息安全威胁已成为全球信息安全管理机构和信息通信等行业的关注热点。由中国计算机学会(CCF)主办,CCF抗恶劣环境计算机专委会、北京大学网络空间安全研究院、中国电科15所共同承办的《抗量子计算密码及应用研讨会》于2024年11月15日在京举办。会议由CCF抗恶劣环境计算机专委会主任刘爱民主持,北京大学教授、中国密码学会副理事长徐茂智出席并致辞。

抗量子计算公钥密码需求分析与技术路线

本文对国外量子计算机研究进展情况进行了分析,并针对量子计算机对于信息安全的挑战,讨论了国内下一代公钥密码技术的需求、发展思路和技术路线。

抗量子计算密码体制研究(待续)

量子计算机的发展,对目前广泛应用的RSA、ECC等公钥密码体制构成了严重的威胁,面临量子计算机的挑战,国际上掀起了抗量子计算公钥密码的研究热潮。介绍了常见的几种抗量子公钥密码体制,对这些方案作出了较为详细的评述,并对这一领域的研究与发展给出了展望,同时指出了一系列值得研究的开放问题。

抗量子计算密码体制研究(续前)

该文首先介绍了量子计算机的发展现状,指出其对目前广泛应用的RSA、ECC等公钥密码体制构成了严重的威胁。面对量子计算机的挑战,国际上掀起了抗量子计算公钥密码的研究热潮。该文介绍了常见的几种抗量子公钥密码体制,对这些方案作出了较为详细的评述,并对这一领域的研究与发展给出了展望,同时指出了一系列值得研究的开放问题。

抗量子计算攻击密码体制发展分析

随着量子计算的发展,当前已广泛应用的密码技术面临严重的威胁。一旦量子计算机实用化,基于整数分解、离散对数问题的公钥密码体制将被攻破。分析量子计算对网络空间安全的威胁以及对当前密码体制的影响,介绍国内外抗量子密码计划和抗量子密码体制,详解抗量子密码体制,并对量子密码体制的安全性和实用化进行评估,最后提出抗量子密码体制对我国网络与信息安全的重要意义,认为我国应及时部署抗量子密码体制的科研计划,缩小与西方的差距,进而保障国家网络与信息安全。

抗量子计算对称密码研究进展概述

抗量子计算对称密码研究主要关注对称密码方案在量子计算攻击下的安全性.它是对称密码学与量子计算的交叉研究方向,近年来成为国际上密码学研究热点之一.目前该领域的研究成果已经相当丰富:一些量子算法被改造后更好地应用于对称密码分析;对称密码量子安全模型体系也逐渐完善;一些重要的传统分析技术被推广到量子增强版;密码算法的量子攻击资源评估技术不断被改进;许多经典可证明安全的结构和工作模式易受量子计算攻击;量子可证明安全理论取得重要进展并成功应用于一些结构和模式的安全证明;量子安全的密码方案设计研究也即将进入新的发展阶段.本文概述了抗量子计算对称密码研究的总体情况,分类介绍了各方面的研究进展状态,归纳总结了各项成果之间的关联及其机理,分析了当前研究中存在的问题,总结了未来有待加强的发展方向.

基于矩阵作用问题的公钥密码体制抗量子攻击安全性分析

半群作用问题作为离散对数问题的推广,在公钥密码的设计中有着重要应用。通过分析基于整数矩阵乘法半群在交换群直积上的作用问题的公钥密码体制,将矩阵看作直积元素的指数,这类矩阵作用具有类似群的指数运算法则。首先证明了若矩阵作用是单射或隐藏子群的生成元个数小于或等于矩阵阶的平方,则这类矩阵作用问题可在多项式时间归约为矩阵加法群直和的隐藏子群问题。其次证明了交换矩阵作用问题一定可在多项式时间归约为矩阵加法群直和的隐藏子群问题。因此基于这类矩阵作用问题的公钥密码体制无法抵抗量子攻击,该结论对抗量子攻击的公钥密码设计有理论指导意义。

抗量子密码体制发展研究

量子计算的快速发展带给经典密码的巨大冲击使得人们将目光投向了抗量子密码体制的研究。随着量子时代的迫近,抗量子密码体制的研究步伐也在不断加快。本文回顾了以多变量公钥密码体制、基于Hash函数的数字签名、基于编码的密码体制和基于格的密码四类抗量子密码的发展历程,并结合迄今为止的八届国际抗量子密码年会展示了抗量子密码体制的最新进展。这些对今后抗量子密码的研究具有重要的参考价值。

量子计算机推动密码学的发展

本文简述量子计算机工作原理,表明了量子计算机的计算、存储、信息处理等优势,阐述对目前广为使用的密码体制的影响,提出量子计算机给密码学带来机遇与困境,同时指出量子密码通信技术是未来信息保密传输的最具潜力技术之一。

基于量子BCH码的McEliece及Niederreiter公钥密码算法研究

针对量子计算攻击对传统密码体制的安全威胁,设计出一类抗量子攻击的McEliece公钥密码体制,因为量子计算没有攻击McEliece公钥密码体制的多项式时间算法。给出了3类量子BCH码的生成算法,第1类是一般性量子BCH码生成算法,第2类是特殊的对称量子BCH码生成算法,第3类是特殊的非对称量子BCH码生成算法。以本文生成的非对称量子BCH码为基础,设计出量子McEliece公钥密码体制和量子Niederreiter公钥密码体制,详细给出这两种公钥体制的加密和解密过程。给出的密码体制既保留了抗量子计算优点,又能在量子态下加密和解密,其基本域为任意有限域。分析了这两种体制的计算复杂性理论、数据结构及算法模式,得到了时间复杂性和空间复杂性达到指数级,得到了抵抗Shor算法和Grover算法攻击的结果。最后,利用量子BCH码的结构特征,设计了一种经典Niederreiter体制数字签名,具有抗量子攻击能力。

NIST附加数字签名标准化评选中的多变量公钥密码算法研究综述

近年来人们对量子计算机进行了大量研究,大规模量子计算机一旦问世,在它们投入实际场景使用后,基于传统密码学的公钥密码系统将不再安全。作为抗量子密码的优秀候选方案,多变量公钥密码受到了来自密码学界的广泛关注,本文研究的目的是评估NIST第一轮附加数字签名标准候选方案中的多变量密码算法的安全性和效率,以确定其在后量子密码学中的应用潜力。本文将简要综述当前参与第一轮附加数字签名方案评选的多变量密码算法,对这10个多变量算法按照陷门构造的不同进行分类,之后对各个分类的多变量算法和NIST已经标准化的密码算法进行对比分析,最后结合当前多变量密码学的研究进展对综述涉及的多变量密码算法进行前景展望和归纳总结。

量子计算信息安全威胁与应对策略分析

量子计算在理论上已被证明具有远超现有经典计算的公钥密码破解能力。近年来量子计算发展迅速,引发公钥密码破解的信息安全威胁日益迫近,应对量子计算信息安全威胁已成为全球信息安全管理机构和信息通信等行业的关注热点。分析量子计算信息安全威胁及影响,探讨抗量子密码和量子密钥分发两种主要应对策略的技术优劣势和应用发展趋势,提出应对量子计算信息安全威胁的发展建议。

国内首个PQC“抗量子攻击护盾”成功装备应用

4月10日,我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”成功装备国内首个后量子密码(Post Quantum Cryptography,PQC)“抗量子攻击护盾”——PQC混合加密方法。这将使“本源悟空”更好地抵御其他量子计算机的攻击,确保运行数据安全。据介绍,PQC技术能够有效抵抗量子计算机的攻击。量子计算机因其超强算力可以对原本的公钥密码体系产生严重威胁。为抵抗量子计算机的潜在攻击,世界各国纷纷加速推进PQC迁移以替换原本的公钥密码体系。2023年,美国国家安全局发布文件,明确鼓励尽早向PQC迁移。苹果近期推出的iMessage加密方案以及谷歌在其浏览器中部署的混合加密方案均包含了PQC算法。

评《分组密码结构抗Simon量子算法攻击研究》

随着量子计算机研制的快速发展,量子算法对各类密码体制的安全性影响日益成为密码学迫切需要解决的课题。在这方面,量子算法对目前广泛应用的基于数论的公钥密码的影响是大家较为清楚的,其影响是对这类公钥密码体制的颠覆性威胁,这迫使密码学家加速研究抵抗量子计算机攻击的所谓后量子公钥密码算法,目前国内外都已经开展了这方面的密码算法征集。

国内首个PQC“抗量子攻击护盾”成功装备应用

据报道,2024年4月10日,我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”成功装备国内首个PQC“抗量子攻击护盾”——后量子密码(PQC:Post Quantum Cryptography)混合加密方法。这将使“本源悟空”更好抵御其他量子计算机的攻击,确保运行数据安全。

量子密码体制终将取代公钥密码体制

量子态作为量子密码系统传输信息的载体,量子密码系统通过量子通道在合法用户的之间进行密钥的传输。今天常用的公钥密码系统,它的安全性基于数学函数问题的计算复杂性。并且随着量子计算的发展,这个密码系统的安全风险变得越来越大。然而量子密码系统的安全性基于的是物理基本原理,这让它的安全性大大提升,从而实现真正的保密通信。

基于半陷门单向函数的公钥密码

通过引入"半陷门单向函数"的概念来构造公钥密码,与陷门单向函数不同,由于半陷门单向函数是"半可逆"的,所以不能单独用来构造公钥密码。为此本文提出了一种基于半陷门单向函数的公钥密码构造方法。并结合SSP(子集和问题)的难解性和易解性,构造了"半超递增背包向量",并基于半超递增背包向量对半陷门单向函数进行了具体实现。在此基础上,给出了一种新的公钥密码方案STOF_PKC。该方案在分类上属于背包密码,因而具有抗量子计算的潜力。

后量子密码:能够抵御量子计算破译吗

近日,在第三届雁栖湖国际后量子密码标准化与应用研讨会暨后量子技术成果发布会上,清华大学丘成桐数学中心、北京雁栖湖应用数学研究院教授丁津泰指出,随着量子计算的发展,作为当今网络形态安全信任根基的现代公钥密码学未来可能会被彻底颠覆。为此,与会专家呼吁,加强对能够抵御量子密码算法的“后量子密码”的研究部署,建立后量子密码标准,以保证未来网络空间安全。量子计算的发展为什么可能会彻底颠覆现代公钥密码学?后量子密码与现代公钥密码有何不同?中国又为什么要建立自己已的后量子密码标准?带着这些问题记者采访了相关专家。

基于多变量公钥密码体制的无证书多接收者签密体制

针对基于身份的多接收者签密方案不能抵抗量子攻击以及存在的密钥托管问题,基于多变量公钥密码体制,提出一个多接收者模型下的无证书签密方案.新方案不仅避免了基于身份密码体制的密钥托管问题,而且继承了多变量公钥密码体制的优势,实现了"抗量子攻击"的高安全性.与现有方案相比,新方案无需双线性对操作,具有更少的计算量,更高的计算效率,适用于智能卡等计算能力较小的终端设备.最后,在随机预言模型下,给出了该文方案基于MQ困难问题假设和IP困难问题假设的安全性证明.分析表明,该文方案具有不可否认性、前向安全性、后向安全性、保护接收者隐私等安全属性.

Z_N上离散对数量子计算算法

文中通过多次量子Fourier变换和变量代换,给出了一个ZN上离散对数量子计算算法,刻画了元素的阶r与算法成功率的关系,当r为素数时,算法成功的概率接近于1,新算法所需基本量子门数的规模为O(L3),且不需要执行函数|f(x1,x2)〉的量子Fourier变换的反演变换,优于已有的ZN上离散对数量子计算算法,其中L=[log N]+1.