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《美国国家标准与技术研究院（NIST）发布关于过渡到后量子密码学（PQC）标准的初始公开草案，并征求公众意见》

  • 来源专题：计量基标准与精密测量
  • 编译者： 李晓萌
  • 发布时间：2024-11-23

  • 近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）发布关于过渡到后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）标准的初始公开草案《Transition to Post-Quantum Cryptography Standards》，并征求公众意见。这份报告详细描述了NIST预期的从易受量子攻击的密码算法过渡到后量子数字签名算法和密钥建立方案的方法。它识别了现有的易受量子攻击的密码标准和将在迁移中使用的当前量子抗性标准。报告还提供了数字签名和密钥建立中使用的几种算法的弃用和禁止使用的日期。这份报告旨在指导联邦机构、行业和标准组织将信息技术产品、服务和基础设施迁移到后量子密码学的努力和时间表。

    公众可以在2025年1月10日之前对这份草案提出意见，这些意见将被用来修订这个过渡计划，并为过渡到后量子密码学提供其他算法和应用特定的指导。

  • 原文来源：https://csrc.nist.gov/pubs/ir/8547/ipd
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相关报告

  • 《美国国家标准与技术研究院（NIST）发布全球首批3个后量子加密标准》
    • 来源专题：计量基标准与精密测量
    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2024-08-16
    • 近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）发布全球首批3个后量子加密标准，旨在抵御量子计算机的网络攻击。 世界各地的研究人员正在竞相建造量子计算机，这些计算机将以与普通计算机截然不同的方式运行，并可能打破目前为我们在网上所做的几乎所有事情提供安全和隐私的加密。此次宣布的算法在NIST后量子密码学（PQC）标准化项目的第一个完整标准中进行了规定，并可立即使用。 这三个新标准是为未来而制定的。量子计算技术正在迅速发展，一些专家预测，一种能够破解当前加密方法的设备可能会在十年内出现，威胁到个人、组织和整个国家的安全和隐私。 美国商务部副部长Don Graves表示：“量子计算的进步在重申美国作为全球技术强国的地位和推动我们经济安全的未来方面发挥着至关重要的作用。”。“商务部正在尽其所能确保美国在量子领域的竞争力，包括NIST，处于整个政府工作的最前沿。NIST正在提供宝贵的专业知识，为我们的量子挑战开发创新的解决方案，包括组织可以开始实施的后量子密码学等安全措施，以确保我们的后量子未来。随着这项长达十年的努力的继续，我们期待着商务部在这一重要领域继续保持领导地位。” 这些标准——包含加密算法的计算机代码、如何实现它们的说明以及它们的预期用途——是NIST管理的八年努力的结果，NIST在开发加密方面有着悠久的历史。该机构召集了世界各地的密码学专家，构思、提交并评估可以抵抗量子计算机攻击的密码算法。这项新兴技术可能会彻底改变从天气预报到基础物理学再到药物设计的各个领域，但它也带来了威胁。 负责标准和技术的商务部副部长兼NIST主任Laurie E.Locascio表示：“量子计算技术可以成为解决许多社会最棘手问题的力量，新标准代表了NIST确保它不会同时破坏我们的安全的承诺。”。“这些最终确定的标准是NIST保护我们机密电子信息的努力的顶峰。” 加密在现代数字化社会中承载着沉重的负担。它保护了无数的电子机密，如电子邮件、医疗记录和照片库的内容，以及对国家安全至关重要的信息。加密数据可以通过公共计算机网络发送，因为除了发件人和预期收件人外，所有人都无法读取。 加密工具依赖于传统计算机难以或不可能解决的复杂数学问题。然而，一台功能足够强大的量子计算机将能够非常快速地筛选出这些问题的大量潜在解决方案，从而击败当前的加密技术。NIST标准化的算法基于不同的数学问题，这些问题会阻碍传统计算机和量子计算机的发展。 “这些最终确定的标准包括将它们纳入产品和加密系统的说明，”负责PQC标准化项目的NIST数学家Dustin Moody说。“我们鼓励系统管理员立即开始将它们集成到他们的系统中，因为完全集成需要时间。” Moody表示，这些标准是通用加密和保护数字签名的主要工具。 NIST还继续评估另外两套算法，这两套算法将来可以作为备份标准。 其中一组由三种为通用加密设计的算法组成，但基于与最终标准中的通用算法不同类型的数学问题。NIST计划在2024年底前宣布选择其中一两种算法。 第二组包括为数字签名设计的一组更大的算法。为了适应密码学家自2016年首次呼吁提交以来可能提出的任何想法，NIST在2022年要求公众提供额外的算法，并已开始对其进行评估。在不久的将来，NIST预计将宣布该组中的约15种算法，这些算法将进入下一轮测试、评估和分析。 虽然对这两套额外算法的分析将继续进行，但Moody表示，任何后续的PQC标准都将作为NIST此次宣布的三套算法的备份。 他说：“没有必要等待未来的标准。”。“继续使用这三个标准。我们需要做好准备，以防攻击破坏这三个准则中的算法，我们将继续制定备份计划，以确保我们的数据安全。但对于大多数应用程序来说，这些新标准是主要事件。”
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  • 《美国国家标准与技术研究院（NIST）选择HQC作为第五个后量子加密算法》
    • 来源专题：计量基标准与精密测量
    • 编译者：李晓萌
    • 发布时间：2025-03-20
    • 2024年，美国国家标准与技术研究院（NIST）对一组加密算法进行了标准化，这些算法可以使数据免受未来量子计算机的网络攻击。如今，NIST选择了一种备用算法，为通用加密任务提供第二道防线，保护互联网流量和存储数据。 加密技术保护着敏感的电子信息，包括互联网流量、医疗和金融记录，以及公司和国家安全机密。然而，如果未来真的建造出功能足够强大的量子计算机，它将能够破解这种防御。NIST已经花了八年多的时间研究即使是量子计算机也无法破解的加密算法。 2024年，NIST发布了一种基于名为ML-KEM的量子抗算法的加密标准。而新算法HQC将作为备用防御，以防量子计算机有朝一日能够破解ML-KEM。这两种算法都旨在保护存储的信息以及在公共网络上传输的数据。 负责美国国家标准与技术研究院（NIST）后量子密码学项目的数学家Dustin Moody表示，HQC 并非旨在取代 ML-KEM，ML-KEM 仍将是通用加密的推荐选择。 他表示：“各组织应继续将其加密系统迁移到我们在 2024 年最终确定的标准。我们宣布选择 HQC 是因为我们希望有一个基于与 ML-KEM 不同数学方法的备用标准。随着我们对未来的量子计算机的了解不断深入，并适应新兴的密码分析技术，拥有一个备用方案至关重要，以防 ML-KEM 被证明存在漏洞。” 基于两个数学问题的加密 加密系统依赖于传统计算机难以或无法解决的复杂数学问题。然而，一台能力足够的量子计算机却能迅速地筛选出这些数学问题的大量可能解，从而攻破现有的加密技术。 虽然ML-KEM算法是基于一种称为结构化格栅的数学思想构建的，但HQC算法则是基于另一种称为纠错码的概念构建的，纠错码在信息安全领域已经使用了几十年。穆迪表示，HQC算法比ML-KEM算法更为冗长，因此需要更多的计算资源。然而，其简洁且安全的操作方式使审查者确信，它将是一个值得信赖的备用选择。 当下及未来的标准 HQC 是美国国家标准与技术研究院（NIST）后量子密码学项目选出的最新算法。该项目自 2016 年起便着手应对量子计算机可能带来的威胁。HQC 将与 NIST 之前选出的四种算法并列。在之前选出的四种算法中，有三种已经被纳入完成的标准，其中包括作为 FIPS 203 标准核心的 ML-KEM。 另外两个完成的标准 FIPS 204 和 FIPS 205 则包含数字签名算法，这种“电子指纹”能够验证发送者的身份，例如在远程签署文件时。这三项完成的标准已经可以投入使用，各组织也已经开始将它们集成到信息系统中，以确保未来的信息安全。 以 FALCON 算法为基础的第四个标准的草案也涉及数字签名，即将作为 FIPS 206 发布。 HQC 是从 NIST 第四轮候选算法中选出的唯一一个标准化的算法。最初这轮候选算法包含四个值得进一步研究的算法。NIST 发布了一份报告，概述了这四个候选算法，并详细说明了为何选择 HQC。 NIST 计划在大约一年内发布基于 HQC 的草案标准以供公众评议。在 90 天的评议期之后，NIST 将对收到的评议进行处理，并最终确定该标准于 2027 年发布。
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