量子計(jì)算機(jī)有一天可能會(huì)讓加密失效，同樣還有自旋電子也會(huì)對(duì)現(xiàn)在的加密方式有同樣的威脅。但事實(shí)上，我們可能甚至不需要下一代的算力來(lái)破解加密——它現(xiàn)在已經(jīng)真真切切地在發(fā)生了。

加密為何失效？

有許多因素會(huì)產(chǎn)生加密產(chǎn)生弱點(diǎn)，從而被犯罪分子或者國(guó)家黑客利用進(jìn)行破解。這些因素的關(guān)鍵是密碼的不完全使用——包括加密庫(kù)本身，以及使用加密庫(kù)的方式。像心臟滴血，或者最近Java

15及以上版本中橢圓加密算法的實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤，都會(huì)使基于其之上的程序產(chǎn)生隱患。庫(kù)的不正確使用、信息熵的不足、或者使用弱加密，都會(huì)對(duì)應(yīng)用產(chǎn)生直接影響。其他加密的失敗使用包括使用弱口令，使用失陷機(jī)器的憑證等。將這些技術(shù)配合上“先竊取后解密（harvest-now-decrypt-later）”攻擊，加密技術(shù)已經(jīng)不像以前那樣有效了。

密碼學(xué)的基石——數(shù)學(xué)

加解密的基礎(chǔ)恰恰是那些極其困難的數(shù)學(xué)問(wèn)題。公鑰加密的黃金標(biāo)準(zhǔn)，RSA就是基于大數(shù)因數(shù)分解的復(fù)雜性。正方向很簡(jiǎn)單，并且很快就能計(jì)算出來(lái)：找一些素?cái)?shù)并相乘。但是反向操作就難多了：給定一個(gè)整數(shù)，它是哪些素?cái)?shù)的乘積?這個(gè)因數(shù)分解的嘗試可以追溯到2,000年前的歐幾里得時(shí)代。

盡管說(shuō)傳統(tǒng)的二進(jìn)制計(jì)算機(jī)上還沒(méi)有一個(gè)真正的解決方案，但是并不意味著這種方案不存在。經(jīng)過(guò)2,000年的專研，大部分?jǐn)?shù)學(xué)家都認(rèn)同傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能使用的因數(shù)分解算法短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)。Peter Shor證明了用量子計(jì)算機(jī)可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)進(jìn)行合數(shù)的因數(shù)分解——但這種類型的量子計(jì)算機(jī)暫時(shí)來(lái)看不可能有效地批量生產(chǎn)。

為了提前準(zhǔn)備Shor的算法會(huì)落地的那天的到來(lái)，NIST組織了一場(chǎng)后量子加密大賽。現(xiàn)在已經(jīng)是第六個(gè)年頭了，原本82個(gè)提交的方案預(yù)計(jì)今年將宣布最后剩下的四個(gè)名單，剩下的候補(bǔ)方案都是非對(duì)稱加密算法(類似于RSA的概念)，被認(rèn)為能夠抵御可以在可實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算機(jī)上的自旋電子算法的算力破解。這些新算法的數(shù)學(xué)相關(guān)問(wèn)題出現(xiàn)得更晚，并且還尚未被完全研究。

在復(fù)雜數(shù)學(xué)的領(lǐng)域，"世紀(jì)"是一個(gè)常見(jiàn)的時(shí)間單位。舉個(gè)例子，費(fèi)馬的最后一個(gè)定理花了358年才被證明。同樣的邏輯，對(duì)于彩虹算法出現(xiàn)了一個(gè)之前不知道或者未被預(yù)見(jiàn)到的弱點(diǎn)，這絲毫不讓人驚訝——盡管說(shuō)它曾被認(rèn)為是最能抵御量子破解的算法，現(xiàn)在它已經(jīng)被認(rèn)為不適合被NIST所使用。這也是NIST鼓勵(lì)組織擁抱加密靈活性，為后量子加密時(shí)代做準(zhǔn)備。

更復(fù)雜的問(wèn)題在于，我們不知道，也不會(huì)知道哪些方法是有效的，哪些技術(shù)會(huì)被使用，或者誰(shuí)會(huì)破解我們現(xiàn)在賴以守護(hù)數(shù)字宇宙的加密模式。我們只知道，大型量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)被投入使用。如果現(xiàn)在有一個(gè)國(guó)家，或者犯罪大師，能夠?qū)⒋蠛蠑?shù)分解為素?cái)?shù)乘積，這個(gè)人會(huì)告知天下嗎?這是現(xiàn)代密碼的基礎(chǔ)問(wèn)題：我們不知道哪個(gè)加密會(huì)被破解、何時(shí)被破解、如何被破解。但是，我們可以確認(rèn)的是，加密方式一定會(huì)被破解。

向華爾街取經(jīng)，多樣操作

要在這樣的不確定性下加固IT環(huán)境和守護(hù)數(shù)字資產(chǎn)，我們可以從華爾街那里學(xué)校一些戰(zhàn)略層面的建議。為了應(yīng)對(duì)貸款和股票的不確定性與風(fēng)險(xiǎn)，金融機(jī)構(gòu)通常會(huì)采取多線程操作。通過(guò)將投資分散到多個(gè)不同資產(chǎn)層級(jí)、地區(qū)和行業(yè)，整個(gè)投資組合的風(fēng)險(xiǎn)可以大大降低。

這個(gè)策略應(yīng)該在加密層面，同樣適用于企業(yè)IT人員和SOC團(tuán)隊(duì)。使用混合多層的多種加密技術(shù)能讓數(shù)據(jù)更加安全地移動(dòng)，即使某一層加密中出現(xiàn)漏洞。我們不會(huì)總是知道密碼棧的哪一個(gè)部分被破解了，以及如何被破解的，但是如果加密方式足夠多樣化，就不會(huì)有問(wèn)題。

從行業(yè)角度，我們需要能夠支撐多種策略的并發(fā)執(zhí)行，并且做好各種加密方式的更新。需要混合非對(duì)稱加密和對(duì)稱加密技術(shù)，通過(guò)帶外數(shù)據(jù)頻道進(jìn)行密鑰傳輸。最重要的是，需要有行業(yè)范圍的基線來(lái)評(píng)估加密策略到底有多多樣化。

點(diǎn)評(píng)

量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是必然的，而依靠量子計(jì)算機(jī)的算力暴力破解當(dāng)前主流的加密方式也只是時(shí)間問(wèn)題。如何在后量子密碼時(shí)代，建設(shè)有效的密碼體系，是一大重要任務(wù)。這個(gè)月，拜登簽發(fā)的兩份與量子密碼相關(guān)的行政令，也表現(xiàn)出即使是美國(guó)，也在國(guó)家層面對(duì)量子密碼以及抗量子加密方面的重視。

但是，采取多樣性的加密在商用環(huán)境下是否可取，卻存在著疑問(wèn)。誠(chéng)然，多層復(fù)雜加密一定程度上能夠防止單個(gè)加密方式被破解導(dǎo)致的機(jī)密性隱患，但是在具體落地技術(shù)實(shí)踐方面，即使是當(dāng)前的加密方式，依然會(huì)對(duì)算力產(chǎn)生不小的負(fù)擔(dān)——多層加密對(duì)算力的消耗顯然會(huì)更大，反而不利于基于數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)開(kāi)展。