(武獲山編譯 知遠戰略與防務(wù)研究所網(wǎng)絡(luò )力量研究中心助理研究員)
網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將顯著(zhù)提高生產(chǎn)力，催生在當前商業(yè)、經(jīng)濟和社會(huì )領(lǐng)域處于核心地位的新型能力。然而，獲取信息資產(chǎn)能力的提高以及我們幾乎完全依賴(lài)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的狀態(tài)，意味著(zhù)其中存在前所未有的漏洞，為各種類(lèi)型威脅發(fā)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )攻擊提供了條件。各種組織都需要確保維持和保護關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò )系統和信息資產(chǎn)的能力，使其不會(huì )遭到日益強大威脅的攻擊，包括新興的量子計算技術(shù)。
根據我的估計，我們今天所依靠的公共密鑰加密工具的核心能力在2026年被徹底顛覆的機率約為1/7，而到2031年這個(gè)概率將上升至50%。盡管量子攻擊尚未發(fā)生，為了能夠在未來(lái)應對這些威脅，我們今天還是必須做出關(guān)鍵決策。世界各種組織對于該領(lǐng)域的態(tài)度只存在表達自己的意愿強烈程度的區別。
正如我們幾乎每天都能夠在新聞中看到的，盡管存在大量反制措施，但是網(wǎng)絡(luò )攻擊依然會(huì )發(fā)生，破壞信息資產(chǎn)或者中斷業(yè)務(wù)功能。當系統弱點(diǎn)被發(fā)現時(shí)，相關(guān)系統通常能夠得到修復，防止信息遭到進(jìn)一步破壞并恢復相關(guān)業(yè)務(wù)功能。一次網(wǎng)絡(luò )泄露事件將產(chǎn)生從輕微滋擾到災難性后果的影響。對家得寶公司（Home Depot）的集體訴訟以及案值數千萬(wàn)美元SWIFT詐騙成為近期新聞報道的焦點(diǎn)，而其他造成經(jīng)濟和聲譽(yù)損失及業(yè)務(wù)中斷的案例則不勝枚舉。
當我們掌握處理目前已知攻擊的方法后，網(wǎng)絡(luò )犯罪份子總是能夠找到新的方式攻擊我們的網(wǎng)絡(luò )系統。不存在一勞永逸的方案能夠徹底解決網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題。沒(méi)有任何一種技術(shù)、供應商或者“項目”將足以確保網(wǎng)絡(luò )安全。我們需要的是一種強大的網(wǎng)絡(luò )免疫系統，能夠快速檢測意想不到的威脅并通過(guò)快速反應處理威脅。
量子計算機和網(wǎng)絡(luò )安全
量子物理學(xué)的出現和發(fā)展必定是網(wǎng)絡(luò )安全面臨的最意想不到的威脅之一。量子物理學(xué)是一個(gè)世紀前新發(fā)現的一系列物理規律。量子計算機是一種全新類(lèi)型的電腦，其能夠駕馭量子物理學(xué)的強大力量，用來(lái)解決人們此前認為普通計算機難以解決的問(wèn)題。我們并不是在談?wù)撘环N由于硬件升級帶來(lái)的運算加速現象，而是一種全新計算范式產(chǎn)生的結果：利用量子效應解決某些問(wèn)題提高的運算效率將達到天文數字級別。
傳統計算機通過(guò)操縱信息存儲位的集合進(jìn)行工作，其中每個(gè)比特可以存儲兩種狀態(tài)中的其中一種：即，0或1，這兩種狀態(tài)可以分別由高電壓或低電壓表示。而量子物理學(xué)可以實(shí)現同一比特在同一時(shí)間代表0或1兩種狀態(tài)。通過(guò)操縱量子比特的大規模集合，量子計算機能夠以一種特殊的方式同時(shí)利用0和1的無(wú)數組合方式。
由于量子理論使這種特殊計算方式成為可能，科學(xué)家和工程師們都熱切希望創(chuàng )造一種完全運用量子技術(shù)的計算機，通過(guò)特別的并行計算方式解決具有重大潛力的計算問(wèn)題：例如設計下一代材料、尋找新的藥物、提高肥料的生產(chǎn)效率、優(yōu)化一系列其他程序等。此外，隨著(zhù)科學(xué)家和工程師們在各種新技術(shù)中利用量子系統，這種工具將解決諸如高精度測量和醫學(xué)成像等重要領(lǐng)域中存在的問(wèn)題。
今年8月，中國宣布成功發(fā)射了世界上第一個(gè)量子衛星通訊平臺，這將促使其完成一系列新的量子實(shí)驗，其將帶來(lái)的進(jìn)步包括推進(jìn)量子密碼學(xué)的發(fā)展。歐洲最近發(fā)布的《量子宣言》（QuantumManifesto）稱(chēng)：“正如世界各地當前發(fā)生的情況，發(fā)展歐洲的量子技術(shù)能力將創(chuàng )建一種以新知識為基礎的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統，從而帶來(lái)長(cháng)期的經(jīng)濟、科學(xué)和社會(huì )利益?！?/span>
大約從20年前開(kāi)始，加拿大已經(jīng)進(jìn)行了大量前期投資，目標是使其發(fā)展成為量子信息科學(xué)和技術(shù)的領(lǐng)導者，利用這種智力資本和專(zhuān)業(yè)能力構建新的經(jīng)濟引擎，從而實(shí)現被稱(chēng)為“量子谷”（Quantum Valley）的宏觀(guān)愿景。澳大利亞、日本、新加坡、英國、美國和全球范圍內的其他地區也在發(fā)展類(lèi)似的大規模推進(jìn)量子科學(xué)和技術(shù)的項目。
這并不令人感到意外，隨著(zhù)理念繼續發(fā)展為應用技術(shù)，然后為實(shí)際問(wèn)題提供解決方案，全球都在量子技術(shù)領(lǐng)域競爭領(lǐng)導地位。然而，量子計算產(chǎn)生的一種意外影響是顛覆了一些目前支撐著(zhù)網(wǎng)絡(luò )安全基礎的加密工具。例如，網(wǎng)絡(luò )安全的一項基本要求是數字簽名。其允許驗證者（例如，瀏覽器）確認下載自涉嫌惡意行為地址源（提供源認證）的代碼并沒(méi)有被篡改（提供數據完整性）。另外一種基本工具是建立密鑰在通過(guò)公共信道進(jìn)行通信，而加密算法可以確保這些密鑰的機密性。
量子計算的影響
顛覆密碼學(xué)技術(shù)與無(wú)數可能影響當今世界網(wǎng)絡(luò )安全系統的“黑客”破解的關(guān)鍵區別是：加密是一種可以使用多年才會(huì )更新的基本構建區塊，相比之下，內部腐敗人員一經(jīng)發(fā)現就會(huì )被從他們得到信任的崗位上清除出去，惡意軟件會(huì )被刪除，軟件漏洞也會(huì )得到修補。但是，當以其為基礎建立網(wǎng)絡(luò )系統的密碼模塊從根本被顛覆時(shí)，除非故障轉移工作（通常需要持續數年的開(kāi)發(fā)時(shí)間）完成，系統將迅速崩潰并且沒(méi)有任何快速修復手段。
目前，我們的網(wǎng)絡(luò )免疫系統還沒(méi)有做好應對量子威脅的準備。這是一種即將到來(lái)的致命打擊，在威脅形成之前設計和部署針對性防御措施的時(shí)間非常緊迫。
信息安全的保存期是需要考慮的因素之一。諸如個(gè)人身份信息（personally identifiable information, PII）系統等，需要長(cháng)期保密性的信息安全保護系統應該盡早實(shí)施防護措施，因為今天存儲的信息也許第二天就會(huì )被解密。另一個(gè)需要考慮的因素是遷移到全新解決方案所需的時(shí)間。
設計系統應該具有更強的加密敏捷性，也就是說(shuō)，準備迅速用備份加密工具替換當前方案，并且促進(jìn)最終過(guò)渡到能夠對抗量子計算機的密碼系統。此類(lèi)“量子安全”密碼包括能夠抵御已知量子攻擊的協(xié)議，并且具有在常規信息和通信技術(shù)平臺上運行的設計功能。其還包括對數學(xué)密碼分析免疫但需要接入量子通信信道的量子密碼協(xié)議，諸如光纖或自由空間通信等。重要的是，這種加密靈活性還有助于做出調整從而預防其他新型威脅。
當前的風(fēng)險管理模式和問(wèn)責機制是否會(huì )促成必要的決策和投資？
量子威脅的確定性毋庸置疑，解決問(wèn)題的方法也比較明確，而且最為重要的是我們不能沒(méi)有采取任何防備措施就被迫發(fā)動(dòng)旨在清除威脅的攻勢，因為可能需要數年時(shí)間準備才能建立針對這種威脅的適當防御能力。
為了應對這種威脅，減輕具體威脅對象程度只是其中一個(gè)方面，我們還可以找到網(wǎng)絡(luò )免疫系統存在的弱點(diǎn)，促使其建立更強大的系統，從而使我們處理快速增長(cháng)威脅的能力相對于當前得到大幅提高。
確保網(wǎng)絡(luò )系統做好準備應對量子計算機時(shí)代的挑戰需要使其遷移到全新的加密工具。這種風(fēng)險的及時(shí)和高效管理開(kāi)始于理解和評估這些量子漏洞的影響，制定出減輕這種風(fēng)險的策略，并且在技術(shù)不斷進(jìn)步的同時(shí)不斷更新這項戰略。
（平臺編輯：蔣佩華）
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