2024年8月13日，美國國家標準與技術研究院（NIST）發布了期待已久的后量子密碼學（PQC）標準。這些標準引入了三種新的加密算法，旨在保護系統免受經典計算機和未來的量子計算機攻擊，從而為RSA和ECC非對稱加密算法提供必要的發展路徑。在這篇博客中，我們概述了這些標準的影響，以及系統設計人員過渡到PQC的基本步驟。

了解新的PQC算法

全新的標準化算法包括：

• ML-DSA（CRYSTALS-Dilithium）：一種強大的數字簽名算法。

• ML-KEM（CRYSTALS-Kyber）：一種專為安全密鑰交換而設計的密鑰封裝機制。

• SLH-DSA（SPHINCS+）：另一種數字簽名算法，提供了ML-DSA的替代方案。

NIST還標準化了兩種基于狀態哈希的后量子算法：LMS和XMSS。這些算法可用于生成和驗證數字簽名。雖然這兩種算法并不適合所有用例，但它們非常適合代碼和固件簽名。LMS和XMSS是實現安全或可信啟動、安全軟件/固件更新和FPGA位流安全編程的理想選擇。

鑒于量子計算機可能破解傳統非對稱加密方法，“先竊取后解密”（SNDL）的攻擊模式讓PQC算法的緊迫性日益凸顯，即攻擊者存儲加密的數據，便于日后使用量子技術解密。

后量子加密算法（資料來源：萊迪思半導體）

NIST的作用和更廣泛的影響

NIST現已完成了新的非對稱加密算法的新標準，旨在取代現有的公鑰加密算法。通過定義PQC算法，新的NIST標準為遷移到PQC奠定了基礎。在這些標準基礎上，其他組織將更新使用這些公鑰算法的協議、應用和系統的當前標準。從支付處理系統和電動汽車充電站到蜂窩通信和有線電視網絡，加密算法應用十分廣泛。目前的標準定義了加密算法在這些系統中的使用方式，并且這些標準正在經歷更新，以利用新的PQC加密算法。隨著新標準的發布，公司將需要更新其系統以使用PQC算法并與新標準保持同步。

符合NSA CNSA 2.0要求

2022年，NSA發布了CNSA 2.0標準，確定了采用PQC算法的要求和時間表。這些時間表適用于所有國家安全系統和相關資產。這有效地創建了一個事實上的行業標準，因為CNSA 2.0的要求對于任何注重政府銷售的公司都至關重要。

即使對于不需要滿足CNSA 2.0的公司，這些標準也定義了最佳實踐，確保了市場領先的安全態勢。

過渡時間表（資料來源：NSA網絡安全咨詢、CNSA 2.0時間表）

CNSA 2.0要求中的關鍵日期是：

• 軟件/固件簽名：到2025年，PQC成為默認和首選算法

• Web瀏覽器/服務器和云服務：到2025年，PQC成為默認和首選算法

• 傳統網絡設備：到2026年，PQC成為默認和首選算法

• 操作系統：到2027年，PQC 成為默認和首選算法

系統設計人員的戰略轉型

系統設計人員必須重點考慮將其系統更新到PQC，在合規要求的截止日期前完成目標，防范潛在威脅。對于從網絡服務到網絡連接的各個行業來說，過渡時間表也各不相同，但任務很明確——最遲到2030年轉為PQC，關鍵系統在則2025年之前完成過渡。

到2025年，Web瀏覽器、Web服務器和云服務需要將CNSA 2.0算法作為默認和首選算法實施。就其本身而言，這也是一個非常廣泛的要求。它適用于云服務（包括應用、服務器和服務）中所有的加密使用。到2026年，傳統組網設備應進行升級換代。隨著2025年即將到來，2026年近在咫尺，提供這些解決方案的公司正在定義未來18到24個月的產品路線圖。如果公司還沒有計劃遷移到PQC算法，那么現在是時候采取行動了。

利用FPGA實現PQC

在將PQC集成到FPGA方面，萊迪思處于領先地位，能夠為企業提供靈活、安全的平臺，滿足不斷發展的安全標準。FPGA提供的可編程性和敏捷性有助于快速采用和符合全套CNSA 2.0 PQC的要求。

面向未來的系統，迎接量子計算時代

NIST在為安全的加密未來奠定基礎方面發揮了關鍵作用，隨著這些標準的到位，預計市場也將加速采用。組織希望其系統能夠抵御量子威脅，因此實施和適應這些PQC標準變得至關重要。這不僅與合規有關，更是關于在快速發展的數字環境中保持競爭優勢。

準備好迎接這些變化，以確保您的技術基礎設施具有強大的安全性和可持續性。萊迪思致力于提供尖端解決方案，在量子計算時代實現強大、面向未來的安全性。

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