公钥密码的量子攻击研究现状与展望
网络安全与数据治理 3期
崔富鑫，王 辈，刘 焱，李 叶
(合肥本源量子计算科技有限责任公司，安徽 合肥230000)
摘要： 近些年，随着量子计算的发展，以Shor算法为首的量子算法展现了对公钥密码体制的严重威胁。研究者们一方面研究量子算法对公钥密码的攻击实现，一方面着手后量子密码算法的过渡迁移。就此议题，首先介绍几类常用的公钥密码算法和相关量子攻击算法。其次，重点介绍Shor算法以及量子优化等算法攻击公钥密码算法的国内外研究现状，特别是对RSA和ECC的攻击实现以及当前存在的困难。最后，结合当前公钥密码量子攻击的研究进展以及后量子密码的发展，对产学研的未来发展规划作出了一些建议与展望。
中圖分類號： TP309
文獻標識碼： A
DOI： 10.20044/j.csdg.2097-1788.2022.03.001
引用格式： 崔富鑫，王輩，劉焱，等. 公鑰密碼的量子攻擊研究現狀與展望[J].網絡安全與數據治理，2022，41(3)：3-12.
文獻標識碼： A
DOI： 10.20044/j.csdg.2097-1788.2022.03.001
引用格式： 崔富鑫，王輩，劉焱，等. 公鑰密碼的量子攻擊研究現狀與展望[J].網絡安全與數據治理，2022，41(3)：3-12.
Research status and prospect of quantum attacks in public-key cryptography
Cui Fuxin，Wang Bei，Liu Yan，Li Ye
(Hefei Origin Quantum Computing Technology Co.，Ltd.，Hefei 230000，China)
Abstract： In recent years, with the development of quantum computing, quantum algorithms led by Shor′s algorithm have shown a serious threat to the public key cryptography. On the one hand, researchers study the implementation of quantum algorithms on public key cryptography attacks, and on the other hand, they begin to establish post-quantum cryptographic algorithm standards. On this issue, this article firstly introduces several commonly used public-key cryptographic algorithms and some quantum algorithms. Secondly, it focuses on the current research status of public-key cryptographic algorithms attacked by Shor′s algorithm and quantum optimization algorithms, especially the attack implementation of RSA and ECC and the current difficulties in implementation. Finally, combined with the current research progress of public key cryptography attacks under quantum computing and the development of post-quantum cryptography, some suggestions and prospects are made for the future development planning of research institutes.
Key words : public-key cryptography；RSA；ECC；Shor algorithm；quantum optimization algorithm
0 引言
公鑰密碼體制是密碼學史上一類極為重要的發明，它將數學、計算機與密碼學緊密結合，并解決了對稱密碼體制的三大問題：密鑰分發、密鑰管理和提供不可否認服務。自1976年Diffie與Hellman[1]提出公鑰密碼的思想以來，密碼學家設計了多個具有代表性的公鑰密碼算法，如Diffie-Hellman密鑰交換協議、RSA密碼體制、ElGamal加密體制、橢圓曲線密碼體制(Elliptic Curve Cryptography，ECC)，這些密碼算法的安全性建立在一些數學困難問題上。
公鑰密碼體制的安全性隨著Shor算法的提出受到了威脅。近些年，量子計算的蓬勃發展，也在推動著公鑰密碼攻擊的研究與實現。本文主要總結公鑰密碼在量子算法攻擊下的國內外研究進展，重點介紹RSA和ECC的量子算法攻擊現狀。結合后量子密碼遷移工作的緊迫性，進一步展望后量子密碼的未來發展以及量子算法對后量子密碼攻擊的可能性，為從事量子計算和信息安全領域的產學研工作者提供思路。
本文主要介紹幾類公鑰密碼加密算法和相關量子攻擊算法,介紹量子算法攻擊公鑰密碼的研究現狀,并對后量子密碼的發展以及產學研融合的未來作出總結與展望。
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作者信息：
崔富鑫，王 輩，劉 焱，李 葉
(合肥本源量子計算科技有限責任公司，安徽 合肥230000)
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