后量子密码是下一个网络安全产业制高点2025年9月29日

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笔者在博文《美英法政府门户网站已启用后量子密码HTTPS加密》的最后一段抛出了本文标题这个观点,受到了大量的反馈。笔者认为有必要专门针对这个话题写一篇文章,展开阐述一下这个观点,抛砖引玉,以期待业界达成共识,共同努力拿下这个产业制高点。

一、量子计算带来的“断崖式”安全威胁

当前全球网络安全和数字经济所依赖的公钥密码体系(RSA、ECC、SM2)的安全性是基于某些数学难题的“计算复杂性”,例如大整数分解和离散对数问题。然而,Shor算法等量子算法证明,一旦量子计算机问世,这些数学难题将被秒破,这意味着现有的数字签名、密钥交换等安全机制将彻底失效,现在已经加密的所有机密信息都会成为明文信息。

这种威胁不是渐进式的,而是“断崖式” 的。它威胁到的不仅是个人隐私,更是国家安全、金融体系、关键基础设施(电网、水坝、交通)的根基。因此,研发能够抵抗量子计算攻击的新一代密码技术—后量子密码(Post Quantum Cryptography, PQC)已成为全球共识。这绝非简单的技术升级,而是一场关乎未来网络空间主导权的战略争夺,是制高点。

二、为什么说后量子密码是“制高点”?

这绝对不是危言耸听和哗众取宠!“制高点”意味着具有全局性、战略性的控制地位。后量子密码符合制高点的所有特征,具体体现在以下3个方面:

1. 基础性与全局性

密码是网络空间安全的“基石”,几乎所有数字交互都建立在密码之上。更换密码算法是一项极其复杂、昂贵且漫长的系统性工程,涉及硬件(芯片、设备)、软件(操作系统、浏览器、应用软件)、协议(TLS、SSH)、标准和组织流程的全栈更新。

谁掌握了下一代密码标准,谁就事实上制定了未来数十年全球数字安全的“游戏规则”,其影响深度和广度无与伦比。现在是RSA国际密码体系在保障全球网络空间安全,鉴于地缘政治原因,我国网空安全必须有自己的密码体系,这就是目前正在如火如荼进行中的商用密码改造,要把整个生态改造支持商用密码体系。但是,SM2算法在量子时代也是不安全的密码算法,必须尽快制定我国自己的后量子密码算法(新一代商用密码算法),不仅有力保障我国网空安全,而且为保障全球互联网安全提供中国方案。

2. 国家安全与战略自主

无论现在采用的是国际密码体系还是商用密码体系,都存在“先收集后解密”的数据安全威胁,攻击者现在就已经开始收集加密数据,等到量子计算机问世后再进行解密,所有数据在量子时代都成为了明文数据,这个时间点是2030年,这就要求必须马上迁移到PQC,具有极端紧迫性。

  • 技术主权:依赖国外(尤其是战略竞争对手)的PQC技术和标准,将使本国在数字时代处于危险的境地。自主可控的PQC能力是未来国家网络主权的核心组成部分。
  • 军事与情报优势:军队和情报机构是密码技术的最大使用者之一。拥有更安全、更高效的PQC方案,意味着在未来的量子时代享有绝对的通信和安全优势。

3. 巨大的经济产业价值

后量子密码迁移是一个所有系统都必须实施的刚需,将带来巨大的经济产业价值,具体体现在如下三个方面:

  • 市场规模巨大:全球所有联网设备、软件和服务都需要升级或集成PQC功能。这将催生一个价值数千亿美元的新兴市场,涵盖芯片、安全模块、硬件产品、软件产品、咨询、迁移服务和合规认证等。
  • 产业链带动效应:从底层的半导体(需要支持PQC算法的指令集和协处理器)、到中间的网络安全产品(防火墙、VPN、HSM、网关),再到顶层的云服务和应用程序,整个产业链都将被重塑和激活。
  • 先发优势与标准红利:主导国际标准(如NIST遴选)的企业和机构,将通过专利许可、技术方案和生态建设获得巨大的商业回报和行业领导地位。

4. 技术领先的标志

后量子密码是数学、计算机科学和工程学的深度交叉领域。能否提出优秀、安全、高效的PQC方案,是一个国家或公司基础科研实力和工程化能力的试金石。在PQC领域的领先,也代表着在更广阔的量子科技竞赛中占据了有利位置,为未来“量子互联网”等更前沿的布局打下基础。

三、 后量子密码主要参与者与竞争格局

就国家层面来讲,美国在后量子密码已经是绝对领先者。通过NIST主导标准制定,拥有最强的科技公司集群(谷歌, 微软, IBM, 亚马逊等)和科研实力。政府层面推动力度极大(如总统行政令要求联邦机构向PQC迁移)。

中国在量子密钥分发(QKD)处于领先地位,但是在后量子密码则是积极追赶者,量子科技(包括PQC)已列为国家战略重点。中国密码学界在NIST标准进程中表现活跃,提交了多个PQC方案,也正在推动制定中国自己的PQC算法标准,产业界包括零信技术也正在推动商用密码和PQC的混合算法应用。市场潜力巨大,政府主导力强(如《密码法》等相关法律和规定)。

欧盟也是后量子密码的重要力量。拥有深厚的数学和密码学底蕴(如法国、荷兰、德国),在NIST中有多项方案入选最终轮。通过《网络安全法案》等政策推动PQC发展,强调“数字主权”。其他国家和地区,如日本、韩国等也在积极布局,力争在特定领域或市场占据一席之地。

最值得注意的是美国科技巨头与初创企业,所有科技巨头都在推动PQC标准制定和落地应用,如谷歌、苹果、Cloudflare等。而一批专注于PQC的初创公司(如Isara, PQShield)已经成为被收购或合作的对象。

四、面临的挑战与不确定性

要想夺取制高点,当然不会是一帆风顺的事情,面临各种挑战和不确定性,具体体现在如下4个方面:

  • 技术成熟度:PQC算法普遍比现有算法更慢、更大(密钥和签名更长)。在资源受限的物联网(IoT)设备上实现难度大。其长期安全性也仍需长时间的持续检验。
  • 迁移的复杂性与成本:全球数字生态系统的PQC迁移将是一个持续10-15年的漫长过程,协调成本极高,且存在新旧系统兼容的巨大挑战。
  • “窗口期”的紧迫性:虽然不确定量子计算机何时到来,但“先收集后解密”的安全已经存在,这就要求现在就要普及应用后量子密码HTTPS加密,而不是等到2030年完成PQC迁移。这是一场与时间的赛跑。
  • 标准不统一的风险:如果未来出现美国、中国、欧盟等多套标准并存的“碎片化”局面,将增加全球互联互通的复杂性和成本。

五、决胜未来网络空间的“核武器”

综上所述,后量子密码绝非一次普通的技术迭代,而是重构网络空间安全基座、决定未来数字世界格局的战略性技术。它集基础性、战略性、经济性和时代性于一身,完全符合“产业制高点”的定义。

对于国家层面而言,掌握PQC意味着保障了未来的国家安全和战略自主;对于产业层面而言,率先布局PQC意味着抓住了下一代网络安全市场的命脉,占据了价值链的顶端;对于整个社会而言,平稳过渡到PQC是抵御“量子世界”未知风险、保障数字经济持续繁荣的基石。

因此,无论是从国家战略还是产业发展视角,都必须以前所未有的重视程度和资源投入,全力抢占后量子密码这一至关重要的制高点。这场竞赛的结果,将深远影响未来几十年的全球网络安全格局。