光子盒：后量子密码（PQC）——未来安全的风暴热点（2022）（33页）.pdf

1、I光子盒研究院2022 年 5 月后量子密码后量子密码（PQCPQC）未来安全的风暴热点未来安全的风暴热点量子通信&安全系列报告I2 量子比特到 127 量子比特，量子计算正在飞速发展。由于量子计算的并行计算能力预计未来可为众多需要大规模计算的难题提供解决方案，因此成为各国争相布局的技术前沿。但是，量子计算能力的提高同时将对当前经典密码体系下的信息安全造成巨大威胁。为了抵御未来量子计算实用化对当前密码体系的潜在冲击，几乎所有的加密算法都需要进行改进甚至必须进行迁移。由此，全球正在开展保护数据和加密通信的研究，其中包括 2006 年以来研究的后量子密码学（Post-quantum cryptog

2、raphy，PQC） ，又称抗量子密码学（Quantum-resistant cryptography） ，包括更新密码协议和标准等措施。在美国，PQC 的研究和实施活动得到多个政府机构的支持，包括 NIST（国家标准与技术研究院） 、NSF（国家科学基金会） 、DOD（国防部） 、DHS（国土安全部）和 NSA（国家安全局） 。此外，欧洲、日本、中国在 PQC 研究中也迅速崛起，力争在 PQC 标准中占据一席之地。 在推进 PQC 技术标准的过程中， 影响力最大的是 NIST面向全球征集技术方案。PQC 能否成为抵御“量子之矛”（量子计算机）的“量子之盾”？这可能还需很长一段时间去验证，在没

3、有开发出完全可用的量子计算机的情况下，难以真正衡量一个 PQC 算法的强度。即使如此，提前研究 PQC 并做好相应部署，仍十分必要。II光子盒全部原创作品版权归光子盒所有。其他媒体、网站或个人转载使用时不得进行商业性的原版原式的转载，也不得歪曲和篡改本网站所发布的内容。如转载须注明来源为“光子盒”，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制或发表。如征得光子盒同意进行引用、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，法律必究。光子盒引用其他资料的目的在于呈现信息， 并不代表光子盒赞同其全部观点，不对其真实性、时效性负责。本报告具有一定的时

4、效性，仅表达截至发稿时的情况，不代表未来情况。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成投资建议。III一、PQC 恰逢其时.1（一）经典密码体系面临危机.1（二）PQC 应运而生. 1二、PQC 算法方案与标准. 3（一）主要方案及对比.3（二）标准研究和制定.5（三）PQC 算法的硬件实现. 6三、PQC 应用体系.7（一）PQC 主要应用. 7（二）PQC 应用时间. 8四、PQC 面临的潜在威胁与挑战. 9（一）威胁. 9（二）挑战. 9五、全球竞争与应对.11（一）美国. 12（二）英国. 16（三）中国. 17（四）欧洲. 18（五）日韩. 19IV（六）国际比较.20（七

5、）小结. 22六、PQC 发展趋势预测. 23（一）PQC 逐步向全同态加密等更高级应用演变. 23（二）公钥密码系统向 PQC 系统过渡仍有很大困难.23（三）短期内仍以多种密码体系混搭为主. 23（四）金融机构将加快 PQC 评估和相关部署. 24（五）企业将是推动 PQC 落地的主要力量. 24（六）与 PQC 配套的硬件市场增长有望，更多芯片及安全公司入局. 25关于我们. 26联系我们. 27V表 1量子计算能力对当前经典密码系统的影响.2表 2经典密码、QKD 和 PQC 比较.2表 3四类 PQC 方案优缺点比较. 5表 4PQC 标准研究及制定.5表 5PQC 技术的应用栈.7

6、表 6NIST 公布的第三轮决赛方案. 12表 7NIST 公布的第三轮备选方案. 13表 8NIST-PQC 项目中的中国候选算法.17表 9NIST-PQC 项目第三轮的日本参与者.20图 1量子计算能力演进图. 1图 2PQC 主要应用领域.8图 3全球后量子密码学市场的主要参与者.11图 4NIST-PQC 项目时间线.12图 5DHS&NIST 合作发布“应对量子技术风险的路线图”.14图 6“应对量子技术风险的路线图”的七个步骤. 15图 72016-2020 年 PQC 相关出版物数量总和.21图 82016-2020 年 PQC 相关风险投资综合. 21图 92016-2020