量子计算的进步可能会(也可能不会)对全球现有的加密系统构成威胁。即使这种威胁并非迫在眉睫,围绕该问题的不确定性也可能导致恐慌,或损害人们对区块链等新兴数字商务网络的信任。
世界各地的许多团体都在致力于开发“抗量子”技术,即使突然出现比现有型号强大数百万倍的计算机,也能确保信息安全。中国的一个研究小组最近宣布了一种名为 EQAS(高效抗量子身份验证存储)的解决方案,旨在保护区块链存储的数据记录。
量子计算对密码学的威胁更多停留在理论上,而非迫在眉睫。即使是当今最先进的“量子芯片”,例如谷歌的Willow、中国的“祖冲之三号”和IBM的“量子苍鹭”,也只是实验原型,拥有略多于一百个“量子比特”,并且仍然存在稳定性/准确性问题。一些人估计,即使以目前的速度继续研究,量子计算机也还需要几十年(甚至更长时间)才能真正破解现有的加密方法。另一些人则认为,这种威胁更多是媒体炒作而非真实存在,或者说,抗量子攻击的方法将在实用型量子计算机问世之前出现。
无论如何,对量子抗性的研究是防范任何可能出现的意外突破的必要警示,EQAS 就是一个例子。美国国家标准与技术研究院 (NIST) 等组织也在研究“后量子密码学”(PQC) 标准,例如基于晶格的 CRYSTALS(“Kyber” 和 “Dilithium”)。
EQAS 研究团队由吴桐领导,成员包括来自北京科技大学、北京理工大学和桂林电子科技大学的代表。EQAS是一个模块化系统,将数据存储与验证分离,并声称其效率更高,可在约 40 秒内完成身份验证和存储任务。
EQAS 不使用基于数学的加密,而是使用一种名为 SPHINCS+ 的签名工具,该工具具有抗量子哈希函数,从而使签名保持较小且验证速度更快。
01
量子计算真的会对比特币构成威胁吗?可能不会
尽管数字加密技术能够保障全球政府、企业和个人的信息安全,但主流媒体在报道量子计算时却频频提及比特币。这可能是因为相比其他系统,公众更容易将“加密”和“加密技术”等词与区块链联系起来。人们担心量子机器可能会“摧毁比特币”,或导致持有者突然“失去所有比特币”,这有助于激发公众的关注。
CoinGeek 的比特币历史学家Kurt Wuckert, Jr.表示:“量子计算是吓唬人们点击文章的好方法,但这种威胁几乎完全是假的。”
理论上,如果一台计算机比任何现有计算机强大数十亿倍,利用多态量子比特而非二进制比特,并使用类似Shor算法的算法,就能更快地“破解”加密。RSA和ECC等非对称加密方法将面临风险,甚至AES等对称加密方法和比特币SHA-256等哈希函数也可能面临风险。
但这样的计算机在当今世界尚不存在,而且在可预见的未来也未必会出现。密切关注量子计算的发展无疑是明智之举,同时也要记住,该领域仍处于复杂且长期的实验阶段。
比特币本身可以通过软件升级快速适应任何变化,尽管它可能需要对矿工进行硬分叉或软分叉,普通用户需要将比特币从旧地址中移出。
“有趣的是,比特币的密码学可以在一个下午的时间里被替换成抗量子密码学。威胁基本上为零,”Wuckert补充道。
如果我们真的担心的话,应该关注的是军事通信、传统金融网络以及其他广泛使用的相互依存系统,而不是简单的比特币钱包。比特币相对来说更容易防御。再说一次,这一切都要等到量子计算机真正实用化之后才能实现。
02
中国和其他国家正在制定自己的保护措施
像EQAS这样的发展也具有地缘政治意义,因为致力于创建独立于西方(主要是美国)的加密标准举措的一部分。与我们开始看到的全球经济和金融碎片化类似,这些举措源于对国际标准和体系可能被武器化,从而可能产生损害“非盟国”国家的担忧。
冻结俄罗斯央行资产以及切断所有国家银行与SWIFT的连接,都是金融领域此类事件的典型例子。金砖国家及其合作伙伴正忙于开发各自的金融信息系统,以降低此类事件蔓延的风险。
在科技领域,人们担心人工智能(AI)、量子计算和加密算法可能会被类似地调整,甚至在底层植入后门,以获取优势。过去几十年,美国政府对加密技术实施出口管制,但随着个人电脑使用量的增加,这些管制受到了挑战。在21世纪,地缘政治集团之间的不信任日益加深,所有这些领域的新进展都可能被保密,以谋取战略优势。
无论量子计算的发展对加密技术而言是现实的还是迫在眉睫的威胁,不同领域出现独立的研究路径都意义重大。目前,更好的建议是不要担心,而是要时刻关注正在发生的事情。
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