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美国国家标准与技术研究所正在通过公开的、类似竞争的过程选择一种或多种公钥加密算法。新的公钥加密标准将指定一个或多个额外的数字签名、公钥加密和密钥建立算法,以增强联邦信息处理标准 (FIPS) 186-4、数字签名标准 (DSS) 以及 NIST 特别出版物 (SP) 800-56A 修订版 3、使用离散对数密码术的成对密钥建立方案建议和 SP 800-56B 修订版 2、使用整数分解密码术的成对密钥建立建议。这些算法旨在能够在可预见的未来保护敏感信息,包括量子计算机出现之后。
美国国家标准与技术研究所正在通过公开的、类似竞争的过程选择一种或多种公钥加密算法。新的公钥加密标准将指定一个或多个额外的数字签名、公钥加密和密钥建立算法,以增强联邦信息处理标准 (FIPS) 186-4、数字签名标准 (DSS) 以及 NIST 特别出版物 (SP) 800-56A 修订版 3、使用离散对数密码术的成对密钥建立方案建议和 SP 800-56B 修订版 2、使用整数分解密码术的成对密钥建立建议。这些算法旨在能够在可预见的未来保护敏感信息,包括量子计算机出现之后。
1.引言 A.背景 对Shor算法[1]的评估非常重要。Shor算法是一种解决整数分解和离散对数问题的方法,这些问题在经典计算机中需要亚指数时间[2]。这些问题是当前公钥密码体制安全性的基本问题,包括RSA密码体制[3]和椭圆曲线密码体制[4],[5]。目前,量子计算机的规模对于破解这两个公钥密码体制[6],[7],[8],[9],[10],[11]来说是相当小的。然而,量子计算机的规模正在增加[12],估计Shor算法破解这两个公钥密码体制的时间非常重要。为了估计Shor算法破解当前公钥密码体制的时间,对Shor算法的精确评估非常重要。本文讨论单台量子计算机上的 Shor 算法。如果有两台以上的计算机,最近提出的分布式 Shor 算法 [13] 将降低计算成本。我们的结果将能够与该结果相结合,本文考虑单台量子计算机。本文重点讨论 Shor 算法对 n 位合数 N 进行因式分解。
它是如何工作的?密码学使用一系列称为“密钥”的字符来保护敏感数据,这些密钥可以是公开的,也可以是私有的。发送者和接收者使用密钥来锁定(加密)和解锁(解密)传输的数据。密码学主要有三种类型:私钥、公钥和数字签名。专家们普遍认为,私钥密码学的加密方法不易受到 CRQC 的攻击,而且通过使用更大的密钥更容易提高安全性。相反,专家们普遍认为,目前公钥密码学和数字签名中常用的加密方法容易受到 CRQC 的攻击。公钥密码学包括电子邮件和其他数字交易的加密,数字签名包括文档的虚拟签名和认证(见图 2)。
是它们的主要缺点。人们自然而然地希望将多个一次性签名密钥合并为一个。一种解决方案是所谓的基于链的签名 (CBS)[6,第 465-468 页]。在这些方案中,使用一些一次性签名协议作为基础。在对消息进行签名时,不仅对消息本身进行签名,而且还对新创建的一次性签名的公钥进行签名。在下一次签名期间,将使用此新签名以及另一个新创建的签名的公钥对新消息进行签名。这样就构建了一个签名链。要验证任何签名,必须提供整个链以及相应的公钥和从初始签名到当前签名的签名输入消息。使用初始公钥,可以轻松验证链中每个签名(包括目标签名)的真实性。本质上,消息的“签名”不仅是链中的最后一个一次性签名,而且是链的整个当前状态以及最后一个签名。然而,这种方法有一个明显的缺点:随着每个新签名的出现,签名的大小和验证签名所需的时间都会增加。
美国国家标准与技术研究所正在通过一个公开的、类似竞争的过程来选择公钥加密算法。新的公钥加密标准将指定额外的数字签名、公钥加密和密钥建立算法,以增强联邦信息处理标准 (FIPS) 186-4、数字签名标准 (DSS) ,以及 NIST 特别出版物 (SP) 800-56A 修订版 3、使用离散对数密码术的成对密钥建立方案建议和 SP 800-56B 修订版 2、使用整数分解密码术的成对密钥建立建议。这些算法旨在能够在可预见的未来保护敏感信息,包括量子计算机问世之后。本报告根据公众反馈和内部审查,介绍了 NIST 后量子密码标准化流程第三轮候选算法的评估和选择过程。报告总结了 15 种第三轮候选算法,并确定了选定的标准化算法以及将在第四轮分析中继续评估的算法。将要标准化的公钥加密和密钥建立算法是 CRYSTALS–K YBER 。将要标准化的数字签名是 CRYSTALS–Dilithium、F ALCON 和 SPHINCS + 。虽然选择了多种签名算法,但 NIST 建议将 CRYSTALS–Dilithium 作为要实施的主要算法。此外,四种备用密钥建立候选算法将进入第四轮评估:BIKE、Classic McEliece、HQC 和 SIKE。这些候选算法仍在考虑未来的标准化。NIST 还将发布新的公钥数字签名算法征集提案,以扩充和多样化其签名组合。
美国国家标准与技术研究所正在通过一个公开的、类似竞争的过程来选择公钥加密算法。新的公钥加密标准将指定额外的数字签名、公钥加密和密钥建立算法,以增强联邦信息处理标准 (FIPS) 186-4、数字签名标准 (DSS) ,以及 NIST 特别出版物 (SP) 800-56A 修订版 3、使用离散对数密码术的成对密钥建立方案建议和 SP 800-56B 修订版 2、使用整数分解密码术的成对密钥建立建议。这些算法旨在能够在可预见的未来保护敏感信息,包括量子计算机问世之后。本报告根据公众反馈和内部审查,介绍了 NIST 后量子密码标准化过程第三轮候选算法的评估和选择过程。报告总结了 15 种第三轮候选算法,并确定了选定的标准化算法以及将在第四轮分析中继续评估的算法。将要标准化的公钥加密和密钥建立算法是 CRYSTALS–K YBER 。将要标准化的数字签名是 CRYSTALS–Dilithium、F ALCON 和 SPHINCS + 。虽然选择了多种签名算法,但 NIST 建议将 CRYSTALS–Dilithium 作为要实施的主要算法。此外,四种备用密钥建立候选算法将进入第四轮评估:BIKE、Classic McEliece、HQC 和 SIKE。这些候选算法仍在考虑未来的标准化。NIST 还将发布新的公钥数字签名算法征集提案,以扩充和多样化其签名组合。
• 确定公钥算法在信息系统中的使用位置和方式 • 通过提供工具、指南和实践来降低企业风险,组织可以使用这些工具、指南和实践来规划更换/更新使用易受量子攻击的公钥算法的硬件、软件和服务 • 制定涉及人员、流程和技术的基于风险的迁移剧本