2024年8月13日，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布了期待已久的后量子密碼學(xué)（PQC）標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)引入了三種新的加密算法，旨在保護(hù)系統(tǒng)免受經(jīng)典計(jì)算機(jī)和未來的量子計(jì)算機(jī)攻擊，從而為RSA和ECC非對(duì)稱加密算法提供了發(fā)展的必要途徑。在這篇博客中，我們概述了這些標(biāo)準(zhǔn)的影響，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員過渡到PQC的基本步驟。
理解新的PQC算法
全新的標(biāo)準(zhǔn)化算法包括：
ML-DSA（CRYSTALS-Dilithium）：一種強(qiáng)大的數(shù)字簽名算法。
ML-KEM（CRYSTALS-Kyber）：一種專為安全密鑰交換而設(shè)計(jì)的密鑰封裝機(jī)制。
SLH-DSA（SPHINCS+）：另一種數(shù)字簽名算法，提供了ML-DSA的替代方案。
NIST還標(biāo)準(zhǔn)化了兩種基于狀態(tài)哈希的后量子算法：LMS和XMSS。這些算法可用于生成和驗(yàn)證數(shù)字簽名。雖然這兩種算法并不適合所有用例，但它們非常適合代碼和固件簽名。LMS和XMSS是實(shí)現(xiàn)安全或可信啟動(dòng)、安全軟件/固件更新和FPGA位流安全編程的理想選擇。
鑒于量子計(jì)算機(jī)可能破解傳統(tǒng)非對(duì)稱加密方法，“先竊取后解密”（SNDL）的攻擊模式讓PQC算法的緊迫性日益凸顯，即攻擊者存儲(chǔ)加密的數(shù)據(jù)，便于日后使用量子技術(shù)解密。
后量子加密算法（資料來源：萊迪思半導(dǎo)體）
NIST的作用和更廣泛的影響
NIST現(xiàn)已完成了新的非對(duì)稱加密算法的新標(biāo)準(zhǔn)，旨在取代現(xiàn)有的公鑰加密算法。通過定義PQC算法，新的NIST標(biāo)準(zhǔn)為遷移到PQC奠定了基礎(chǔ)。在這些標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，其他組織將更新使用這些公鑰算法的協(xié)議、應(yīng)用和系統(tǒng)的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)。從支付處理系統(tǒng)和電動(dòng)汽車充電站到蜂窩通信和有線電視網(wǎng)絡(luò)，加密算法應(yīng)用十分廣泛。目前的標(biāo)準(zhǔn)定義了加密算法在這些系統(tǒng)中的使用方式，并且這些標(biāo)準(zhǔn)正在經(jīng)歷更新，以利用新的PQC加密算法。隨著新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，公司將需要更新其系統(tǒng)以使用PQC算法并與新標(biāo)準(zhǔn)保持同步。
符合NSA CNSA 2.0要求
2022年，NSA發(fā)布了CNSA 2.0標(biāo)準(zhǔn)，確定了采用PQC算法的要求和時(shí)間表。這些時(shí)間表適用于所有國(guó)家安全系統(tǒng)和相關(guān)資產(chǎn)。這有效地創(chuàng)建了一個(gè)事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)镃NSA 2.0的要求對(duì)于任何注重政府銷售的公司都至關(guān)重要。
即使對(duì)于不需要滿足CNSA 2.0的公司，這些標(biāo)準(zhǔn)也定義了最佳實(shí)踐，確保了市場(chǎng)領(lǐng)先的安全態(tài)勢(shì)。
過渡時(shí)間表（資料來源：NSA網(wǎng)絡(luò)安全咨詢、CNSA 2.0時(shí)間表）
CNSA 2.0要求中的關(guān)鍵日期是：
軟件/固件簽名：到2025年，PQC成為默認(rèn)和首選算法
Web瀏覽器/服務(wù)器和云服務(wù)：到2025年，PQC成為默認(rèn)和首選算法
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：到2026年，PQC成為默認(rèn)和首選算法
操作系統(tǒng)：到2027年，PQC 成為默認(rèn)和首選算法
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須重點(diǎn)考慮將其系統(tǒng)更新到PQC，在合規(guī)要求的截止日期前完成目標(biāo)，防范潛在威脅。對(duì)于從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)到網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)行業(yè)來說，過渡時(shí)間表也各不相同，但任務(wù)很明確——最遲到2030年轉(zhuǎn)為PQC，關(guān)鍵系統(tǒng)在則2025年之前完成過渡。
到2025年，Web瀏覽器、Web服務(wù)器和云服務(wù)需要將CNSA 2.0算法作為默認(rèn)和首選算法實(shí)施。就其本身而言，這也是一個(gè)非常廣泛的要求。它適用于云服務(wù)（包括應(yīng)用、服務(wù)器和服務(wù)）中所有的加密使用。到2026年，傳統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)備應(yīng)進(jìn)行升級(jí)換代。隨著2025年即將到來，2026年近在咫尺，提供這些解決方案的公司正在定義未來18到24個(gè)月的產(chǎn)品路線圖。如果公司還沒有計(jì)劃遷移到PQC算法，那么現(xiàn)在就是采取行動(dòng)的時(shí)候了。
利用FPGA實(shí)現(xiàn)PQC
在將PQC集成到FPGA方面，萊迪思處于領(lǐng)先地位，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供靈活、安全的平臺(tái)，滿足不斷發(fā)展的安全標(biāo)準(zhǔn)。FPGA提供的可編程性和敏捷性有助于快速采用和符合全套CNSA 2.0 PQC的要求。
面向未來的系統(tǒng)，迎接量子計(jì)算時(shí)代
NIST在為安全的加密未來奠定基礎(chǔ)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，隨著這些標(biāo)準(zhǔn)的到位，預(yù)計(jì)市場(chǎng)也將加速采用。組織希望其系統(tǒng)能夠抵御量子威脅，因此實(shí)施和適應(yīng)這些PQC標(biāo)準(zhǔn)變得至關(guān)重要。這不僅與合規(guī)有關(guān)，更是關(guān)于在快速發(fā)展的數(shù)字環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
準(zhǔn)備好迎接這些變化，以確保您的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施具有強(qiáng)大的安全性和可持續(xù)性。萊迪思致力于提供尖端解決方案，在量子計(jì)算時(shí)代實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大、面向未來的安全性。
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