美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）正式發(fā)布四種新的加密算法，用于保護(hù)聯(lián)邦政府計(jì)算機(jī)和應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)對新型量子計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)攻擊。據(jù)了解，這四種新加密算法包括一種用于通用加密用途的算法：CRYSTALS-Kyber，以及另外三種用于數(shù)字簽名和身份驗(yàn)證的算法：CRYSTALS-Dilithium、Falcon和Sphincs+，它們將在2024年之前支持NIST未來的加密標(biāo)準(zhǔn)。

　　NIST算法項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Dustin Moody表示：“我的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一直在評估審核新的加密算法，安全性是我們進(jìn)行評價(jià)的第一標(biāo)準(zhǔn)。所有進(jìn)入到評審階段的算法都達(dá)到了這一基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，最后的取舍在于速度和易用性等方面細(xì)微但又可衡量的差異，比如密鑰大小、簽名大小、實(shí)施時(shí)需要多少內(nèi)存、參照衡量基準(zhǔn)，以及在各平臺上實(shí)施應(yīng)用的便捷性等。”

　　值得注意的是，本次推出的四種算法中，有三種算法：CRYSTALS-Kyber、Crystals-Dilithium和Falcon是基于格（lattice）的算法。NIST預(yù)計(jì)在后續(xù)應(yīng)用中，大多數(shù)企業(yè)組織會使用Crystals-Dilithium，原因是它性能良好、文檔完備，而且更易于實(shí)施。不過，盡管Falcon算法需要相對復(fù)雜的實(shí)施過程，也無法適用于所有設(shè)備上，但它更小巧，會在使用較小數(shù)字簽名的應(yīng)用場合發(fā)揮作用。

　　而Sphincs+不是基于格的數(shù)字簽名解決方案，這與NIST長期以來奉行的觀念相一致：它需要一種后備方案，以防將來在任何一種后量子加密方法中發(fā)現(xiàn)薄弱之處。

　　Moody也特別解釋了這一點(diǎn)：“我們需要確保自己有另一種類型算法，以防止有人發(fā)現(xiàn)格的突破機(jī)制并進(jìn)行利用。因此，我們需要有一種算法是基于另一種類型的密碼規(guī)則。Sphincs+的安全分析功能非常好，盡管應(yīng)用略顯復(fù)雜，但我們希望為各種可能的情況都有所準(zhǔn)備。”

　　近年來，NIST及其他一些美國官方機(jī)構(gòu)都在倡導(dǎo)“加密敏捷性”概念，即開發(fā)可變更不同算法的加密協(xié)議，同時(shí)盡可能減少對性能和可靠性的影響。有專家認(rèn)為，已被NIST選用的算法證明了它們在理論上可以抵御新型量子計(jì)算攻擊，但目前并不存在真實(shí)的量子攻擊案例。雖然數(shù)學(xué)家和密碼學(xué)家已盡其所能做好了盡職調(diào)查工作，但量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)就是為了解決人類無力處理的復(fù)雜計(jì)算問題，因此這些算法的可靠性和有效性尚難以被真實(shí)檢驗(yàn)。

　　NIST官員目前已經(jīng)開始為7月5日宣布的這四種算法起草標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)到2024年走完標(biāo)準(zhǔn)流程。屆時(shí)，美國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)需要根據(jù)拜登政府在年初發(fā)布的安全備忘錄要求，為“及時(shí)而合理”地更換聯(lián)邦系統(tǒng)和設(shè)備中的公鑰算法確立時(shí)間表和行動(dòng)計(jì)劃。這些計(jì)劃最終將提交給網(wǎng)絡(luò)安全和基礎(chǔ)設(shè)施安全局（CISA）以及國家網(wǎng)絡(luò)主任辦公室，它們將在2023年10月之前確定改變算法所需的預(yù)算和資金要求。

　　多位后量子密碼學(xué)專家表示，需要應(yīng)用新加密標(biāo)準(zhǔn)的不僅僅是政府機(jī)構(gòu)，NIST 此次推出的加密算法同樣可能會被更多數(shù)量的私營企業(yè)和國際標(biāo)準(zhǔn)組織采用。

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