如果未来的量子计算机能够破坏加密系统,那么国家和经济安全将受到重大影响。破解密码意味着对手可以进行大规模金融欺诈、中断关键基础设施服务并获取最机密和最敏感的国家机密。除了量子计算机对未来的影响之外,它还对当今的系统构成威胁。虽然量子计算机的科学成熟度尚未达到威胁密码学的程度,但对手有资源拦截和收集加密数据,一旦拥有量子计算机就可以解密。这对政府来说尤其重要,因为某些信息在未来几十年内仍是敏感信息。它的泄露可能会威胁国家机密和未来的作战能力。
对称密钥算法(有时称为秘密密钥算法)使用单个密钥来应用加密保护以及删除或检查保护(即,同一个密钥用于加密操作及其逆操作)。例如,用于加密数据(即应用保护)的密钥也用于解密加密数据(即删除保护)。在加密的情况下,原始数据称为明文,而数据的加密形式称为密文。如果要保护数据,则必须对密钥保密。已批准了几类对称密钥算法:基于分组密码算法的算法(例如 AES)和基于使用哈希函数的算法(例如基于哈希函数的密钥哈希消息认证码)。
一个重大问题是量子计算可能会破坏我们每天上网时所依赖的网络安全标准。如果一家公司的基础设施安全因新技术浪潮而受到威胁,那么工业机密和隐私将不再受到保护。这一切都取决于您的基础设施对这种威胁的准备程度、您需要多长时间才能确保其安全以及您的基础设施是否已经受到威胁,例如“现在下载,稍后解密”攻击。这些都是高管们应该考虑的问题,因为许多公司已经开始行动起来了解威胁,甚至实施原型对策来保护他们的资产。从积极的一面来看,这项技术可以在许多过程中带来优势,从机器学习到新的优化方法、药物和化学发现的改进、更好的医学成像以及许多其他应用。
预计量子计算机将很快解决非对称密钥算法,如 RSA、Diffie-Hellman (DH) 和椭圆曲线密码 (ECC)。对称加密比非对称加密数学性更低,因为它使用相同的密钥来加密和解密数据。因此,对称加密不会受到量子计算的威胁。像 RSA 这样的非对称加密依赖于寻找大数的质因数。RSA 如今是可靠的,因为即使使用最好的超级计算机,通过蛮力寻找质因数的成本也高得令人望而却步。然而,量子计算对 RSA 加密构成了风险,因为它有可能通过叠加找到质因数。一旦发生这种情况,全球的 RSA 系统将面临严重风险,互联网通信将陷入停顿。
加密和标记化是类似的方法,它们将数据转换为乱码形式,保护数据免受无法访问解密密钥或去标记化引擎的外部人员的攻击。但这些方法有两个主要缺点。首先,如果应用程序需要处理纯文本数据,那么攻击者可以执行内存转储操作来访问纯文本数据或解密所需的密钥。在机密计算中,硬件隔离可以防止这种攻击。其次,加密和标记化会增加数据模型的复杂性和处理开销,从而缩短价值实现时间并增加运营成本。机密计算不需要修改数据模型,并通过专用硬件提供内存加密。