随着信息通信技术的快速发展,社会的信息化程度日新月异,国家、机构、个人的信息安全需求与日俱增。密码技术作为信息安全技术的基石在保障信息的机密性、真实性、完整性和不可抵赖性方面发挥着核心作用。得益于数学的支撑,现代密码学构建了较完善的体系,而与其相生相克的密码破解技术却也一直在挑战和刺激着密码学的不断演进。特别是以量子计算为代表的计算能力飞跃发展,已经对基于大数分解、离散对数等数学难题的公钥密码体系带来了前所未有的挑战。与此同时,基于量子物理的量子密码技术(以基于量子通信的量子密钥分发为代表)和基于新型数学难题的抗量子计算公钥密码算法担负起了抵御量子计算挑战的重任,并在国际上催生了新的安全概念——量子安全。虽然距离第一台能破解典型公钥密码的量子计算机出现可能还需十年甚至二十年时间,但国家、机构甚至个人的核心数据保密年限需求也会达到数十年之久,面临现在被截获和存储等待将来被破译的安全风险。因此,实践量子安全保障已具现实意义。
本白皮书正文共五章。第一章阐述了作为信息安全核心的密码技术的主要功能,量子计算对现有密码技术的安全威胁,以及量子安全的内涵。第二章介绍了基于数学的抗量子计算密码技术和基于量子物理的量子密码技术这两类量子安全的实现方式。第三章从安全通信协议,到端、网、云、链等ICT系统,再到典型垂直行业的应用场景,分层次地探讨了量子安全技术的应用模式。第四章从政策规划、技术与专利、标准化与攻防评测,以及产业生态几个方面汇总了量子安全技术近年来的发展情况。第五章分析了当前量子安全技术发展面临的挑战。白皮书另附了三个附录。附录1罗列了国内外标准化组织在量子密码领域的标准化项目情况。附录2罗列了量子密钥分发技术的黑客攻击方案及防护措施。附录3是全文用到的缩略语,便于大家查阅。
白皮书在最后指出,对于我国的量子安全技术发展而言,如何参与乃至把握国际竞争是一个重要的问题。目前形势格外复杂,地缘政治因素干预到了技术的竞争。相对而言,QKD技术的国际竞争形势要稍好一些。我国的QKD研究界和工业界在国际标准化组织中掌握了一定的发言权,但也有被孤立的风险和倾向。对于PQC而言,这一问题比较严重。在国际标准化方面,我国的话语权较弱,存在被完全孤立的风险。近年来,我国在QKD技术的远距离、高速率、小型化、安全攻防以及标准化方面,在量子隐形传态、量子中继等面向未来量子网络的核心技术方面取得了一系列重大成果,在国际上处于暂时领先的地位;在与光通信基础设施及密码应用融合方面也在积极探索,并初步形成产业生态。在PQC领域,我国密码算法设计竞赛和标准化工作已经展开,除了大学和研究机构加大投入,一批致力于PQC应用的创新创业团队也在积极作为。在QKD与PQC相结合的方向上,中国的科研和产业化团队已经迈出了他们的步伐。
发展量子安全技术是一项需要将量子物理、密码学,以及ICT技术交叉融合的艰巨任务。在我们之前,欧洲电信标准研究院ETSI曾在2015年发布过一本介绍“量子安全密码”的白皮书。5年过去了,无论是量子计算这把矛,还是抵御它的盾都取得了一系列重大进展。中国信息协会量子信息分会作为量子技术的行业团体愿意在服务和推动“量子安全”这一交叉技术的发展上迈出第一步——编制我国第一部以“量子安全”为主题的行业白皮书。这一编写工作也得到了中国通信标准化协会和中国电子学会的积极响应,经过各方的共同努力,这部白皮书得以面世。
我们将持续修订本部白皮书,追求客观公正、凝聚共识、不断进取的“量子安全”行业价值观。并立足当下、面向未来,推动量子信息技术和新型密码技术在新一代信息技术基础设施中发挥关键作用,形成战略性新兴产业,服务社会民生。