美国商务部国家标准与技术研究所(NIST)选择了第一组加密工具，旨在抵御未来量子计算机的攻击，量子计算机可能会破解我们日常依赖的数字系统中用于保护隐私的安全措施，比如在线银行和电子邮件软件。这四种选定的加密算法将成为NIST后量子加密标准的一部分，预计将在大约两年内最终确定。

美国商务部长 Gina M. Raimondo 说：“今天的公告是保护我们敏感数据免受未来量子计算机网络攻击的一个重要里程碑。”“由于NIST的专业知识和对尖端技术的承诺，我们能够采取必要的步骤来确保电子信息的安全，这样美国企业可以继续创新，同时保持其客户的信任和信心。”

在此之前，NIST曾在2016年呼吁全球密码学家设计并审查加密方法，以抵御来自未来量子计算机的攻击，这种计算机比目前相对有限的计算机更强大。该选择构成了该机构后量子密码标准化项目最终阶段的开始。

美国商务部负责标准与技术的副部长兼NIST主任(Laurie E. Locascio说:“NIST不断展望未来，预测美国工业和社会的整体需求，当它们建成时，足以破解当前加密的量子计算机将对我们的信息系统构成严重威胁。”“我们的后量子密码学项目利用了全球密码学领域的顶尖人才，制造出了第一批量子抗算法，这将导致一个标准，并显著提高我们数字信息的安全性。”

另外四种算法正在考虑纳入该标准，NIST计划在未来的某一天宣布该轮的最终结果。NIST宣布它的选择分为两个阶段，因为需要各种强大的防御工具。正如密码学家从NIST的工作之初就认识到的，有不同的系统和任务使用加密，一个有用的标准将提供针对不同情况设计的解决方案，使用不同的加密方法，并在每个用例被证明脆弱时提供不止一种算法。

加密技术利用数学来保护敏感的电子信息，包括我们浏览的安全网站和发送的电子邮件。广泛使用的公钥加密系统所依赖的数学问题即使是速度最快的传统计算机也难以解决，确保不受欢迎的第三方无法访问这些网站和消息。

然而，一台功能足够强大的量子计算机将基于与我们今天拥有的传统计算机不同的技术，可以快速解决这些数学问题，击败加密系统。为了应对这种威胁，四种抗量子算法依赖于传统计算机和量子计算机都难以解决的数学问题，从而保护现在和未来的隐私。

加密算法设计用于两个主要任务:通用加密，用于保护通过公共网络交换的信息；数字签名，用于身份验证。所有四种算法都是由多个国家和机构的专家合作创建的。

对于一般的加密，当我们访问安全网站时使用，NIST选择CRYSTALS-Kyber算法。它的优点之一是相对较小的加密密钥，双方可以轻松交换，以及它的操作速度较快。

对于数字签名，当我们需要在数字交易中验证身份或远程签署文档时经常使用，NIST选择了crystal - dilithium、FALCON和SPHINCS+(读作“SPHINCS plus”)这三种算法。审稿人注意到前两种算法的高效率，NIST推荐crystal -Dilithium作为主要算法，对于需要比Dilithium更小签名的应用，使用FALCON。第三个是SPHINCS+，它比其他两个要大一些，也慢一些，但它作为备份是有价值的，主要原因是:它基于不同的数学应用程序。

其中三个选定的算法基于称为结构体的一系列数学问题，而 SPHINCS+ 使用散列函数。仍在考虑中的另外四种算法是为一般加密而设计的，并且在其方法中不使用结构化格或散列函数。

虽然该标准还在开发中，但NIST鼓励安全专家探索新的算法，并考虑他们的应用程序将如何使用它们，但还不能将它们嵌入到他们的系统中，因为在标准最终确定之前，算法可能会略有变化。

原文链接：https://techxplore.com/news/2022-07-nist-quantum-resistant-cryptographic-algorithms.html

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