一個偶然機會，在知乎上翻到了這樣一個帖子：如果黑客擁有一臺算力無限的主機，他能做什么?

雖說這種科幻設想的無限算力屬于電影情節，但是國家或團體組織擁有強大的算力資源，這件事并不科幻。

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看到下邊網友的各種回復，確實腦洞大開，思路清奇。

很多人第一反應是去挖礦，去修改區塊鏈賬本，反方觀點則是這樣就破壞了區塊鏈本身具有的不可篡改的屬性，自然到時虛擬貨幣將一文不值;

有的大佬表示要干點大事，可以搞破解、竊聽、篡改數據;完美偽裝的釣魚網站;木馬打包升級包，全球分發等等;

也有人表示計算有代價，信息熵和熱力學熵一樣，搞個死循環出來可能整個地球都沒了;還有網友設想以后美國和盟友之間可能要靠人工開車送信的方式溝通了，如果是電子方式分分鐘被破解。總之，各種說法都有。

不過，也反應了一個問題，當一個人或一個組織的能力強大到一定程度，必然會與國家和政治產生聯系。

那么，結合現實我們思考一個問題，如果一個國家擁有了強大的算力，那么國家會用它來做些什么?

從美、英、歐盟等國的戰略和布局來看，大概率會把它用在國家網絡安全和強化軍備上。

首先，我們看下美國在算力方面的實力。今年2月，浪潮信息聯合IDC發布了《2020全球計算力指數評估報告》。該報告的調查范圍覆蓋中國、美國、日本、德國、英國、法國、澳大利亞、巴西、俄羅斯和南非，從計算能力、計算效率、應用水平和基礎設施支持四個維度，對各國計算力水平進行全面評估。報告顯示，計算力與經濟增長緊密相關，計算力指數平均每提高1個點，數字經濟和GDP將分別增長千分之3.3、千分之1.8。

從選取的樣本中看到，AI計算占整體計算市場的比例從2015年的7%增加到了2019年的12%，預計到2024年將達到23%。中國的AI計算市場增長迅速，2015-2019年在樣本國家的AI計算市場支出增長中，有接近50%來自中國。2020年中國的AI算力在全球占比達到了14.1%，為全球第一，美國占比也超過了10%，位列第二。

圖：2015-2024年樣本國家數字經濟占比趨勢

該報告統計了計算力指數國家排名。美國以75分位列第一，中國以66分位列第二;日本、德國、英國分別以55分、52分和47分位列3-5名。

圖：各國計算力指數及排名

那么，我們把視角轉到美國防部，看看他們利用現有的資源都在做些什么?

DISA(美國國防信息系統局)于2019年發布的《DISA戰略規劃2019-2022》(DISA Strategic Plan 2019-2022 v1)戰略規劃圖，概括了DISA的使命、愿景、信條、目標、能力。

圖：DISA戰略規劃

今天我們不談DISA和JIE(聯合信息環境)，也不介紹JADC2(聯合全域指揮控制系統)，讓我們了解一下美國在網絡安全方面的重視程度和投入情況，其將安全算力作為戰力的一部分，在多個方面進行了實踐。

EITaaS將DoD云服務統一

美軍方提出“聯合全域作戰(JADO)”概念，目前正在加緊制定聯合作戰概念指令文件。試圖通過整合陸、海、空、太空和網絡空間領域綜合作戰能力，幫助美軍打贏未來(下一代)基于信息的戰爭。美軍正在加緊研發相關綜合作戰系統，包括“統一平臺”、“先進戰斗管理系統”等，旨在增強網絡作戰能力，并將網絡軍事行動與海陸空等所有作戰領域的軍事行動進行協同，從而能夠實現同步聯合全域作戰行動。

根據美國防部消息，陸軍和空軍正在尋求統一的云服務來打破孤島、簡化數據，從而更有效地執行任務。

如果說是什么阻礙了大型企業處理和共享信息的能力，數據孤島應該是罪魁禍首。國防部發現，與世界各地的企業一樣，采用云計算技術可以消除許多內部的孤島。

然而，問題是云服務其自身也可能產生孤島。國防部擁有130萬現役部隊，75萬文職雇員，81萬國民警衛隊和預備役部隊。由于網絡和桌面即服務操作的獨立部署，它可能會對國防部所要求的速度、效率、信息共享和安全性產生影響，因為它正在支持越來越多的移動人員隨時隨地通過任意設備進行訪問。新冠疫情加劇了這些需求，遠程辦公和虛擬會議帶來連接性和安全性問題，而這些問題又面臨著更遠距離和更加分散的情況。

這些是國防部內的兩個軍事部門正在實施企業IT即服務(EITaaS)試點計劃的原因之一，該計劃旨在為軍隊提供統一的云服務。

圖：美國陸軍EITaaS計劃

根據目標聲明，陸軍正在試行EITaaS模式，該模式將在三年時間內在九個地點部署，其目標是“提高任務效率、提高IT用戶效率并建立標準化、創新的IT服務”。通過單一供應商整合服務，EITaaS可以更好地支持云和新技術的集成，同時改善用戶體驗，一直延伸到國防部的邊緣部署。與也在試點EITaaS的空軍一起，陸軍正在測試供應商的可行性，不僅可以改善服務，還可以讓自己的IT人員專注于關鍵任務活動，而不是管理電子郵件服務器或桌面支持。

EITaaS整合了目前獨立處理的三個主要IT領域(網絡即服務、最終用戶服務、計算和存儲)，每個領域都涵蓋軍事行動的基本組成部分。作為聯合作戰其中一部分服務，它們還可以和其他組件一起實現國防部需要的交叉功能。

此外，美國空軍授予28家企業最高限額9.5億美元的不定期不限量交付合同，旨在通過推動“先進作戰管理系統”(ABMS)的發展來實現“聯合全域指揮控制”(JADC2)。這些企業將利用開放式系統設計、現代軟件和算法開發提升JADC2能力，實現跨平臺和跨域能力的成熟度、演示和擴展。

圖：ABMS系統

美國空軍和太空軍開始將網絡領域的傳感器數據納入ABMS的DataONE數據庫，通過搭建全方位的戰場態勢系統來支撐全域作戰。以統一數據庫為中心的DataONE功能可帶來包括太空在內的多域數據。通過數據庫可以獲取大量的太空數據資產，授權用戶可以訪問軍事和商業數據源，也可以使用地面傳感器、機載傳感器、海事傳感器。此外，美國空軍正在努力將國防部Maven項目(算法戰跨職能小組(AWCFT))納入ABMS，以利用Maven項目的人工智能能力來分析來自戰場傳感器的數據并將上述數據關聯起來。

圖：ABMS系統架構

專注量子計算與密碼學

新興技術的運用可能打破網絡空間的實力平衡，為國家或組織提供獨有優勢。美國正在加大新興技術領域投資力度，強化人工智能、量子計算、5G、云計算、區塊鏈等顛覆性技術的研發和應用，以大幅提升網絡空間能力，爭奪未來網絡對抗的主動權。

我們知道，目前破解密碼依靠的主要是CPU和GPU，下圖統計了對于不同長度的密碼破解所需的時間。但是，一旦進入量子計算的領域，破解時間都會大幅縮減，很多都可以實時破解。

圖：不同復雜度密碼破解所需時間

Jake Tibbetts在《量子計算與密碼學分析、風險與對決策者的建議》的論文中提到：“量子計算機可以在不訪問密鑰的情況下，運行對加密信息進行解密的算法，這類量子算法將使當前的加密方法變得微不足道。如果破解當前的一些加密算法后，將使受害者面臨重大的戰略和安全風險。這種威脅不亞于第二次世界大戰中英美破解德國的謎碼和日本的紫碼，使同盟國在戰略上超過了軸心國的事件。”(刊登于《信息安全與通信保密》 2021年第1期)

美國防高級研究計劃局(DARPA)正在開展“噪雜中型量子優化”(ONISQ)項目，試圖通過融合傳統和量子計算來越級提升當前計算技術。ONISQ試圖通過大幅提升經典系統解決性能優化的挑戰，以此展示量子信息處理的優勢。

美國防信息系統局(DISA)已開始研究抗量子技術。DISA在發展抗量子技術方面將經歷四個階段，包括跟蹤調查、規劃、原型制作和部署。目前，DISA處于跟蹤調查階段，以了解更多有關抗量子技術的信息。DISA一直在與美國國家標準技術研究所、國家安全局和其他政府組織合作，以更好地了解量子將如何在算法應用的未來中發揮作用。

我國在光量子計算方面，將其寫入《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》，目前已經實現相當于48個量子比特的結果，預計很快將能實現50個光子相干操縱，達到所謂的“量子優越性”。“墨子號”量子科學實驗衛星在國際上首次實現千公里級基于糾纏的量子密鑰分發，在地面超過1120公里的兩個站之間建立量子糾纏并產生密鑰。

國際上，一些領先企業也開始關注量子計算，并加大研究和投資。IPRdaily與incoPat創新指數研究中心發布的一項全球量子計算技術發明專利排行榜，登榜企業前六位都被美國公司占領，來自中國的量子計算公司本源量子以77項專利排名第七，排在IBM、DWave、谷歌、微軟、Northrop Grumman、英特爾之后。美國公司在榜單中占比高達43%，中國公司占比12%。盡管中國包括阿里巴巴、騰訊、百度和華為在內的科技巨頭都在布局量子計算，但是發展尚處于初期階段。

圖：全球量子計算技術發明專利排行榜(來源：IPRdaily)

谷歌、IBM和英特爾等美國公司很早就開始致力于量子計算機的研發。2019年10月24日，谷歌用53個量子比特的計算機做了一個特殊的非通用計算任務，對一個量子隨機數生成器的輸出進行采樣，只花了200s就完成了目前世界上最快的超級計算機一萬年才能完成的任務。這一突破使得人類向“量子霸權”(我國稱為“量子優越性”)又邁進了一大步。

建設太空靶場

美國陸軍開發“持續網絡訓練環境”(PCTE)平臺，并于2020年3月從原型階段過渡到生產階段，已發布兩個版本。其中，第一個版本是核心門戶，用戶能夠計劃、執行和評估網絡訓練活動;第二個版本納入了改進功能，例如增強的工作流程以及主日程表和調度程序。新冠疫情期間，美國軍方增加了對PCTE平臺的使用，各軍種都在開發和添加訓練活動內容。目前PCTE平臺已經有4000多名用戶，并且已經開發將近144TB的訓練內容。

圖：美國陸軍PCTE平臺

PCTE首個版本于2020年6月(6月15日至26日)首次在美軍年度大型網絡演習“Cyber Flag”中啟用。PCTE虛擬環境包括25個互連靶場的3,000多個虛擬機，這是一個高仿真網絡，它使用4000多個存儲和共享數據的靜態網站來模擬和仿真Internet流量。在PCTE中創建的模擬空軍基地網絡已完全配置Windows Active Directory域，該節點具有運行100多種類型的主要操作系統(超過100個節點)。

PCTE正在為網絡司令部提供一種全新的方式來訓練網絡部隊，能夠提高網絡司令部開展演習的頻率和復雜性。未來隨著PCTE在秘密和最高機密網絡上的實例化，網絡司令部將在分布式演習和更加復雜的演習上獲益。

美泰科技公司(ManTech,美國防信息安全技術服務提供商)推出“太空靶場”(Space Range)，將利用對進攻性網絡的深入研究來幫助保護美國軍事、情報和商業太空資產安全。“太空靶場”系統面向美國衛星運營商和相關政府機構。本質上“太空靶場”為虛擬、閉環、受控的衛星指揮與控制仿真環境。總的來說，它通過建立虛擬硬件復現衛星控制操作的虛擬環境，讓紅方在該仿真環境中實施攻擊，以此發現隱藏的系統漏洞和軟件缺陷，從而驗證和保護太空系統的安全。它還使客戶能夠訓練其網絡專業人員，以應對現實世界中的網絡威脅，包括惡意軟件、DDoS和payload劫持等。

圖：ManTechSpaceRange

靶場旨在建立海軍武器系統的高級硬件/軟件測試能力，管理美國海軍海面作戰中心(NSWC)使用的作戰測試程序套件(OTPS)，以確保美國海軍飛機上先進武器系統的高可靠性和可維護性。根據需要，美泰科技將使用其ACRE(Advanced Testing, Evaluation and Cyber Training)網絡靶場解決方案來測試飛機武器系統，以加強海軍武器系統的網絡平臺防御能力。

最后

當然上述只是一部分實踐案例和項目，其他還包括“語義取證”(SemaFor)項目，旨在應對操縱互聯網、新聞和娛樂媒體等發動的自動化虛假信息活動;欺騙逆向工程(RED)項目，對如多媒體篡改、機器學習攻擊或其他信息欺騙等攻擊行為背后的工具鏈進行自動逆向工程的技術，并尋求開發可擴展的攻擊工具鏈數據庫;社交媒體賬戶威脅識別項目，用以識別“邪惡孿生”社交媒體帳戶，或偽裝成關鍵人員、軍官和高級行政人員的賬戶等。

可見，一個國家擁有了強大的安全算力后，可以大幅提升該國的軍事和網絡能力，可以應對各種復雜環境與新場景，并且可以反制對手。

如今攻擊者的策略已經遠遠超出魚叉式網絡釣魚和弱密碼的范疇。攻擊者正在利用供應鏈、0day以及秒撥IP等弱點瞄準和滲透系統，正在展示一種新的風險演算，它改變了傳統環境下威脅的形態。而如今的防守方所面臨也不再是清晰的邊界，如身份即邊界、IoT、容器、混合云環境、5G和邊緣等等，如此龐大的“防守陣地”，這對安全防護者們提出了更高的挑戰，同時也需要強大的安全算力予以支撐。

隨著威脅的演變以及我們和對手變得越來越復雜，我們必須保持領先和主導地位，迎接未來的嚴峻挑戰。