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              量子技術威脅加密基礎

              2019-01-14 03:18:43           
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              信息技術的偉大突破之一正將世界拋向巨大變革的風口浪尖。從數據分析到機器學習,計算機科學所有領域的跨越式邁進,都將源于該重大突破。但所有人類技術成就,從內燃機到核電,都具備雙刃劍屬性,量子技術也不例外。量子計算機已經在保護數字空間安全的基礎設施中鉆了無數始料不及的漏洞
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              我們今天采用的幾乎所有加密密碼都有一個基本設想:密碼的復雜性讓黑客即便使用最先進的常規計算機也要花費數年時間才能破解。但量子計算會改變這一切。

              量子計算機的算力注定會將我們當下最先進的計算機遠遠甩在身后。最近,谷歌的科學家已開始測試其72量子位的量子計算機。研究人員希望以此證明量子的無比優越,證明量子計算機具備傳統計算機無法企及的計算能力。

              盔甲上的裂痕

              今天的標準加密技術基于所謂的公鑰基礎設施(PKI),也就是上世紀70年代引入信息技術領域的一套協議。PKI體系中,以隨機數產生的復雜密碼,只有給定消息的收家,也就是持有私鑰的人,才可以解密。

              作為加密數據的系統,PKI明智而可靠。但現實世界中要作為一種方法來加以實現的話,還有一個問題是必須要解決的:實體該如何確認要求通信的一方的身份呢?身份確認問題為網絡罪犯打開了假冒合法服務器的大門。更有甚者,罪犯還可以插入用戶間的對話,竊聽他們的通信,也就是所謂的中間人攻擊(MITM)。

              業界以數字證書來解決身份驗證問題,此類電子文檔含有能證明發家在身份上所言非虛的內容。會話伊始時提交的證書,能讓會話各方知曉自己即將通信的對方都是誰。當下,被稱為證書頒發機構(CA)的可信第三方,負責創建和提供這些從個人用戶到大企業都仰賴的證書文件。

              這其中有個問題:證書本身的可靠性依賴公鑰加密功能,但公鑰加密在不遠的將來就會被量子計算機打破。屆時,網絡罪犯很有可能利用經篡改的證書來偽造其身份,完全破壞證書作為一種身份驗證方法的可靠性。

              分散威脅

              在加密問題上,人類被迫創新也不是頭一次了。

              當比特幣創造者,身份成謎的中本聰,在2008年的白皮書中提出他劃時代的創意時,他同時也向世人介紹了我們今天廣為談論的區塊鏈技術——一套獨特的點對點身份驗證系統。區塊鏈的核心思想,在于免第三方驗證的永久記錄節點間交易的公開賬本。區塊鏈基于去中心化概念,將身份驗證過程分散到眾多用戶身上。沒有整個網絡上多數用戶的同意,是無法更改任何一點數據的。

              多年來,區塊鏈和比特幣幾乎是一體的,很多人眼中這兩者就是同一個東西。大約5年前,業內弄潮兒開始意識到區塊鏈不僅僅可以應用到保護加密貨幣上。為比特幣涉及的原始區塊鏈系統稍微改動一下,就能應用到很多不同行業,比如醫療、保險、大選等等。逐漸地,新的去中心化系統開始出現,比如Ripple和Litecoin。2015年,比特幣代碼庫原始貢獻者 Vitalik Buterin 發布同樣基于區塊鏈的以太坊項目。這些新平臺引入的,是記錄除加密貨幣交易之外的新類型數據的能力,比如借貸和合同協議。

              區塊鏈概念的優勢很快變得明朗。2017年,全球近15%的金融機構在用區塊鏈保護其業務安全。引入去中心化系統的行業持續增加。

              拯救PKI

              保護加密不受我們日益增長的算力侵擾的最佳解決方案,是將去中心化引入PKI。

              基本上,這意味著什么呢?意味著我們不再將數字證書集中存放,而是分發到世界范圍的賬本上,讓攻擊者根本沒可能加以篡改。因為若要修改證書,攻擊者得一一改過網絡空間中無數各種各樣的節點上存儲的數據。

              去中心化已被證明是記錄防篡改的超有效方法。用類區塊鏈系統代替單一實體的CA,可以讓我們的數字證書更安全。事實上,這是目前唯一可預見的防止量子革命損及PKI基礎的解決方案。

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