由 NXP Semiconductors 共同編寫的安全算法已被美國商務部國家標準與技術研究院 (NIST)選中，成為全球后量子密碼學(PQC) 標準的一部分，以防止來自量子計算機的攻擊。由 NXP 與 IBM、Arm 和學術合作伙伴合作提交的基于CRYSTALS-Kyber晶格的密碼算法被選為后量子公鑰標準。

CRYSTALs-Kyber 算法是 NIST 選擇的前四種加密算法之一，經過六年的努力開發加密方法以防止來自量子計算機的威脅。其他三種算法是CRYSTALS Dilithium、? FALCON和?SPHINCS+。這些算法基于結構化格和散列函數。

NIST 正在考慮另外四種算法，包括由 NXP 合著的 Classic McEliece，該算法正在進入第四輪也是最后一輪進行進一步分析。

NIST PQC 標準的范圍。。（來源：恩智浦半導體）

NIST 在全球范圍內收到了 69 份新安全標準的提交，經過了幾輪決賽。這些加密算法有兩個主要工作：保護通過公共網絡交換的信息的通用加密和用于識別的數字簽名。

新的 PQC 算法將用于開發新的公鑰加密標準，該標準可用于傳統計算機和量子計算機，使公司能夠在量子威脅之前過渡到新的安全系統。標準草案預計在 2024 年發布。

新的密鑰交換標準將加入當今的標準，包括 NIST SP 800-56A Rev. 3，該標準指定了過渡階段的 Diffie-Hellman 或橢圓曲線變體密鑰交換。業界預計，在某些時候，這兩種當前方法將不再安全，所有行業產品都必須遷移到新的后量子安全密鑰交換標準。

為什么需要新標準

NXP 表示，網絡安全專家認為，大規模量子計算機一旦實現，將能夠“在很短的時間內”破解當今的公鑰加密系統，從而使數據、數字簽名和設備易受攻擊。

量子計算機使計算速度提高了許多倍，并“開辟了一個全新的計算領域”，其應用范圍廣泛，包括醫療保健、材料、可持續性、金融交易和大數據，以及其他復雜的問題和NXP 的高級首席密碼學家 Joppe Bos 說。

他說：“量子計算能力的興起不僅帶來機遇，而且肯定也存在一些風險。”

Bos 說，如果有一臺具有足夠數量的量子比特的大型量子計算機，但目前尚不可用，那么它可以立即破解所有當前使用的公鑰加密——RSA 和橢圓曲線加密（ECC）。他補充說，這對今天存儲的數據有各種影響，因為它可以在未來被追溯解密。

引用的一些數據可能受到損害的示例包括具有安全影響的車輛無線更新、金融交易、審計跟蹤以及區塊鏈和加密貨幣交易。“正如我們今天所知，所有這些嚴重基于公鑰加密的應用程序都將變得不安全，”他補充道。

Bos 說，這個問題很早就被認識到了，并決定尋找一種新的公鑰標準，該標準不僅可以抵御來自經典計算機的攻擊，還可以抵御使用量子計算機的攻擊，從而產生后量子加密。

他明確表示，后量子密碼學不需要量子計算機來運行算法。它們可以在傳統的硬件平臺和 CPU 上運行。該術語指的是后量子時代的安全性，也稱為量子安全。

Bos 表示，隨著 NIST 的宣布，公司將開始為即將到來的新標準準備他們的產品路線圖。恩智浦處于一個非常特殊的市場，以高保證實施為目標，“我們需要為這些新型算法找到所有這些對策，這很重要……”以確保所有產品——軟件和硬件——都是安全的對抗高級攻擊。

“我們需要確保未來的產品，更重要的是，現在推出的產品可以在未來使用這種新的公鑰標準無縫升級到后量子加密，”他說。

他將此稱為“加密敏捷性”，其中有一種定義的方式可以無縫轉換或升級您的加密庫，以便在后量子世界中保護數據。

“我們需要確保這些新算法得到安全實施，并且可以在我們現有的和新的平臺上運行，所以這是我們目前非常忙的事情，”Bos 說。

“最大的好處是它對量子計算機是安全的，但與現在運行的算法相比，它有很大的缺點，”他說。

他補充說，密鑰更大，通常更慢，需要更多內存才能運行。

那么，您如何幫助 OEM 客戶為新標準做好準備？Bos 說，這主要與設定要求有關，并幫助他們進行影響評估。

盡管新算法可以在今天的計算機上運行，但在某些平臺上運行可能并不可行。Bos 說，特別是對于智能卡等資源受限的平臺，它根本不適合，并補充說它們無法滿足運行更大、更慢的算法的性能要求。

這就是恩智浦去年開始開發新硬件設計以確保公司能夠為即將推出的產品加速后量子加密的原因之一。

但對于從移動到工業物聯網的所有行業來說，這是一個巨大的挑戰，Bos 說。在接下來的幾十年中，使用某種形式的安全性的每個細分市場都需要升級到這個新標準。

Bos 說，最初，許多政府正在推出帶有遷移期的路線圖，該路線圖需要同時遵守后量子密碼學和當前的加密標準，以“安全起見”。“當對這種新的后量子加密標準有足夠的信任時，我們將完全放棄 RSA 和 ECC。”

審核編輯 黃昊宇