量子计算:华盛顿大学的数学家编码防御高级网络攻击

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量子计算:华盛顿大学的数学家编码防御高级网络攻击

云栖大讲堂 2017-09-01 10:48:00 浏览721
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华盛顿大学的数学家们设计了一种加密代码,可以抵御量子计算机能力级别的黑客攻击。

使用高等数论和密码学原理,研究者们重新设计了名为knapsack的一种老旧的不知名加密算法,以给未来的网络安全需求创造更好的环境。研究成果被刊登在The Fibonacci Quarterly期刊上。

量子计算:华盛顿大学的数学家编码防御高级网络攻击

量子计算时代即将到来

量子计算机工作在亚原子层面上,从理论上讲,能提供百万倍乃至千万倍于当今硅基计算机的算力。包括谷歌的几家公司都在竞相展开相关研究。

研究项目的负责人表示,目前的网络安全模式完全不敌量子计算机。未来,进行网购或者第三方支付都有可能受到量子计算机的威胁。

量子计算机完全有能力破解当今的公钥密码体系:基于大数不可分解理论基础上的公钥加密、私钥解密。公钥密码学至今表现不错,然而量子计算机可以极快地分解这些大数。类似knapsack这样的算法难题有可能缓解未来的情况。另外,幸运的是,近些年的重大数据泄露案例显示,很多攻击都是基于社会工程学,而并非直接破解公钥密码。

量子计算:华盛顿大学的数学家编码防御高级网络攻击

海姆林和韦伯

新型公钥

为了保护未来的网络信息,研究者们翻出了早已被弃置的knapsack算法。为了将其改造到量子算力层面上,并使用其作为未来公钥加密的方式,研究者们为算法设计了一套新的数学系统。

研究者使用了多种方式来表示数字,以替代目前社会一成不变的二进制和十进制计数模式。通过使用非常复杂的数字串,研究者们制造了knapsack的一种全新版本,能够抵御常规的网络攻击,他们希望这套新版knapsack能够为量子时代的公钥密码体系提供新的选择。

knapsack算法

knapsack是一个诞生于1897年的数论难题,在基本形式上非常难解。

研究者解释称,knapsack难题的问题是,如果有一个大数(knapsack)和很多小数(objects),小数集合的哪个子集能够完美构成大数。该难题被用于构成knapsack算法。

在上世纪70年代,knapsack算法被提出作为公钥加密的手段,但自从它被用两种不同的方式破解后,人们对它丧失了兴趣。

研究人员把knapsack带回前台起源于一场思维训练。

Knapsack算法简洁优美,但已经被破解,研究人员们最初尝试对其进行改进,以恢复其安全性。他们对算法的基础层面进行了修复,补上了很多弱点,比如以前的格约简漏洞。研究人员认为该算法现在已经能够提供量子层面上的安全保障。

尽管该算法还需要进一步的外部测试,其仍旧有可能成为未来网络交易的基础。

每次通过互联网发送加密消息,就需要一个公钥密码,此算法是新型公钥算法的候选项之一。

作者:Venvoo


来源:51CTO


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