由 NXP Semiconductors 共同編寫的安全算法已被美國商務(wù)部國家標準與技術(shù)研究院 (NIST)選中，成為全球后量子密碼學(xué)(PQC) 標準的一部分，以防止來自量子計算機的攻擊。由 NXP 與 IBM、Arm 和學(xué)術(shù)合作伙伴合作提交的基于CRYSTALS-Kyber晶格的密碼算法被選為后量子公鑰標準。

CRYSTALs-Kyber 算法是 NIST 選擇的前四種加密算法之一，經(jīng)過六年的努力開發(fā)加密方法以防止來自量子計算機的威脅。其他三種算法是CRYSTALS Dilithium、? FALCON和?SPHINCS+。這些算法基于結(jié)構(gòu)化格和散列函數(shù)。

NIST 正在考慮另外四種算法，包括由 NXP 合著的 Classic McEliece，該算法正在進入第四輪也是最后一輪進行進一步分析。

NIST PQC 標準的范圍。。（來源：恩智浦半導(dǎo)體）

NIST 在全球范圍內(nèi)收到了 69 份新安全標準的提交，經(jīng)過了幾輪決賽。這些加密算法有兩個主要工作：保護通過公共網(wǎng)絡(luò)交換的信息的通用加密和用于識別的數(shù)字簽名。

新的 PQC 算法將用于開發(fā)新的公鑰加密標準，該標準可用于傳統(tǒng)計算機和量子計算機，使公司能夠在量子威脅之前過渡到新的安全系統(tǒng)。標準草案預(yù)計在 2024 年發(fā)布。

新的密鑰交換標準將加入當(dāng)今的標準，包括 NIST SP 800-56A Rev. 3，該標準指定了過渡階段的 Diffie-Hellman 或橢圓曲線變體密鑰交換。業(yè)界預(yù)計，在某些時候，這兩種當(dāng)前方法將不再安全，所有行業(yè)產(chǎn)品都必須遷移到新的后量子安全密鑰交換標準。

為什么需要新標準

NXP 表示，網(wǎng)絡(luò)安全專家認為，大規(guī)模量子計算機一旦實現(xiàn)，將能夠“在很短的時間內(nèi)”破解當(dāng)今的公鑰加密系統(tǒng)，從而使數(shù)據(jù)、數(shù)字簽名和設(shè)備易受攻擊。

量子計算機使計算速度提高了許多倍，并“開辟了一個全新的計算領(lǐng)域”，其應(yīng)用范圍廣泛，包括醫(yī)療保健、材料、可持續(xù)性、金融交易和大數(shù)據(jù)，以及其他復(fù)雜的問題和NXP 的高級首席密碼學(xué)家 Joppe Bos 說。

他說：“量子計算能力的興起不僅帶來機遇，而且肯定也存在一些風(fēng)險?！?/p>

Bos 說，如果有一臺具有足夠數(shù)量的量子比特的大型量子計算機，但目前尚不可用，那么它可以立即破解所有當(dāng)前使用的公鑰加密——RSA 和橢圓曲線加密（ECC）。他補充說，這對今天存儲的數(shù)據(jù)有各種影響，因為它可以在未來被追溯解密。

引用的一些數(shù)據(jù)可能受到損害的示例包括具有安全影響的車輛無線更新、金融交易、審計跟蹤以及區(qū)塊鏈和加密貨幣交易。“正如我們今天所知，所有這些嚴重基于公鑰加密的應(yīng)用程序都將變得不安全，”他補充道。

Bos 說，這個問題很早就被認識到了，并決定尋找一種新的公鑰標準，該標準不僅可以抵御來自經(jīng)典計算機的攻擊，還可以抵御使用量子計算機的攻擊，從而產(chǎn)生后量子加密。

他明確表示，后量子密碼學(xué)不需要量子計算機來運行算法。它們可以在傳統(tǒng)的硬件平臺和 CPU 上運行。該術(shù)語指的是后量子時代的安全性，也稱為量子安全。

Bos 表示，隨著 NIST 的宣布，公司將開始為即將到來的新標準準備他們的產(chǎn)品路線圖。恩智浦處于一個非常特殊的市場，以高保證實施為目標，“我們需要為這些新型算法找到所有這些對策，這很重要……”以確保所有產(chǎn)品——軟件和硬件——都是安全的對抗高級攻擊。

“我們需要確保未來的產(chǎn)品，更重要的是，現(xiàn)在推出的產(chǎn)品可以在未來使用這種新的公鑰標準無縫升級到后量子加密，”他說。

他將此稱為“加密敏捷性”，其中有一種定義的方式可以無縫轉(zhuǎn)換或升級您的加密庫，以便在后量子世界中保護數(shù)據(jù)。

“我們需要確保這些新算法得到安全實施，并且可以在我們現(xiàn)有的和新的平臺上運行，所以這是我們目前非常忙的事情，”Bos 說。

“最大的好處是它對量子計算機是安全的，但與現(xiàn)在運行的算法相比，它有很大的缺點，”他說。

他補充說，密鑰更大，通常更慢，需要更多內(nèi)存才能運行。

那么，您如何幫助 OEM 客戶為新標準做好準備？Bos 說，這主要與設(shè)定要求有關(guān)，并幫助他們進行影響評估。

盡管新算法可以在今天的計算機上運行，但在某些平臺上運行可能并不可行。Bos 說，特別是對于智能卡等資源受限的平臺，它根本不適合，并補充說它們無法滿足運行更大、更慢的算法的性能要求。

這就是恩智浦去年開始開發(fā)新硬件設(shè)計以確保公司能夠為即將推出的產(chǎn)品加速后量子加密的原因之一。

但對于從移動到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的所有行業(yè)來說，這是一個巨大的挑戰(zhàn)，Bos 說。在接下來的幾十年中，使用某種形式的安全性的每個細分市場都需要升級到這個新標準。

Bos 說，最初，許多政府正在推出帶有遷移期的路線圖，該路線圖需要同時遵守后量子密碼學(xué)和當(dāng)前的加密標準，以“安全起見”?！爱?dāng)對這種新的后量子加密標準有足夠的信任時，我們將完全放棄 RSA 和 ECC。”

審核編輯 黃昊宇