1、 ! # $ % & ( )! # $ % & ( )* *+,-,-,-,-. 中国信息协会量子信息分会中国信息协会量子信息分会 （2020年年12月）月） 中国信息协会量子信息分会 量子安全技术白皮书（2020） III 前言前言 随着信息通信技术的快速发展，社会的信息化程度日新月异，国家、机构、个人的信息安全需求与日俱增。密码技术作为信息安全技术的基石在保障信息的机密性、真实性、完整性和不可抵赖性方面发挥着核心作用。得益于数学的支撑，现代密码学构建了较完善的体系，而与其相生相克的密码破解技术却也一直在挑战和刺激着密码学的不断演进。特别是以量子计算为代表的计算能力飞跃发展，已经对基于大数分

2、解、离散对数等数学难题的公钥密码体系带来了前所未有的挑战。于此同时，基于量子物理的量子密码技术（以基于量子通信的量子密钥分发为代表）和基于新型数学难题的抗量子计算公钥密码算法担负起了抵御量子计算挑战的重任，并在国际上催生了新的安全概念量子安全。虽然距离第一台能破解典型公钥密码的量子计算机出现可能还需十年甚至二十年时间，但国家、机构甚至个人的核心数据保密年限需求也会达到数十年之久，其将面临诸如：现在被截获和存储，将来被破译等安全风险。因此，实践量子安全保障已具现实意义。 当前，量子密钥分发技术日臻成熟、商业产品已经投入实践；抗量子计算密码算法也正在广泛征集、快速发展。量子安全已成为国际热点与创新

3、前沿。我国在量子通信及抗量子计算密码方面积累深厚、自主可控，并走在世界前列。本白皮书将围绕什么是量子安中国信息协会量子信息分会 量子安全技术白皮书（2020） IV 全技术、如何实现量子安全技术，如何在信息系统中使用量子安全技术等方面凝聚学术界和产业界共识，并立足当下、面向未来探讨量子信息技术和新型密码技术如何在新一代信息技术基础设施中发挥作用，形成战略性新兴产业，服务社会民生。 本白皮书由中国信息协会量子信息分会牵头，中国通信标准化协会量子通信与信息技术特设任务组、中国电子学会量子信息分会联合组织编写。编写组人员分别来自科大国盾量子技术股份有限公司、国科量子通信网络有限公司、中国电子科技网络

4、信息安全有限公司、北京科技大学、上海交通大学、武汉大学国家网络安全学院、中山大学、云南大学、济南量子技术研究院等 9 家单位。 本白皮书在编写过程中还得到了清华大学王向斌教授、中国科学技术大学张军教授、中国科学技术大学聂友奇博士等专家的帮助和指导，在此向他们表示诚挚的谢意。中国信息协会量子信息分会 量子安全技术白皮书（2020） V 目录目录 一、概述 . 1 （一）信息安全和密码技术 . 1 （二）量子计算及其对于密码技术的威胁. 3 （三）量子安全的内涵 . 9 二、 量子安全技术 . 15 （一）基于数学问题的密码技术 . 15 （二）基于量子物理的密码技术 . 26 三、 量子安全技术

5、应用 . 33 （一）量子安全应用方案 . 33 （二）量子安全典型技术领域应用 . 50 （三）量子安全典型垂直行业应用 . 56 四、 量子安全技术发展现状 . 63 （一）后量子密码技术的发展现状 . 63 （二）量子密码技术的发展现状 . 70 五、 量子安全技术面临的挑战 . 90 附录 1 量子密钥分发技术标准化情况 . 95 附录 2 针对 QKD 实际安全性的攻击方案和防御措施 . 102 附录 3 缩略语 . 105 参考文献 . 110 中国信息协会量子信息分会 量子安全技术白皮书（2020） 1 一、概述一、概述 （一）信息安全和密码技术（一）信息安全和密码技术 1. 1

6、. 从传统信息安全到网络空间安全从传统信息安全到网络空间安全 传统概念上的信息安全指信息生成、存储、传输等处理过程的安全。 信息安全概念产生于防御以窃取敏感信息为主要方式的早期信息攻击。其一般特点我们可以总结为强调技术，强调防护。 现代社会中由于信息的使用无处不在， 信息系统应用深入、 广泛，对社会发展起到了加速器的重要作用， 随之而来的信息安全问题也愈发凸显。 社会生产生活涉及到的信息安全几乎包含了现代社会的各行各业和方方面面，如国家安全、基础设施安全、公共医疗与卫生、个人隐私保护、虚假信息甄别、突发事件应急响应等。与此同时，信息安全也正从传统理念向网络空间安全理念发展。 网络空间安全理念更