openHiTLS開源NIST首批標準化后量子算法,助力各行業應對量子計算威脅
隨著量子計算技術的迅猛發展,傳統密碼體系正面臨著前所未有的挑戰。在這一關鍵時刻,openHiTLS開源社區宣布了一項重大舉措——開源NIST標準化的后量子算法ML-KEM(Module Lattice-Based Key Encapsulation Mechanism)、ML-DSA(Module Lattice-Based Digital Signature)和SLH-DSA(Stateless Hash-Based Digital Signature)。這一舉措不僅標志著openHiTLS在國內開源密碼社區的領先地位,也為全球密碼學術界提供了開放的創新土壤。
近年來,隨著量子計算技術的不斷突破,傳統基于大整數分解和離散對數困難問題的密碼體系(如RSA和ECC)正面臨著被量子計算機在多項式時間內破解的威脅。為應對這一挑戰,美國國家標準與技術研究院(NIST)自2016年啟動后量子密碼標準化項目,歷經三輪評估與篩選,于2024年8月正式發布首批后量子密碼標準,包括ML-KEM、ML-DSA和SLH-DSA。
● ML-KEM(原CRYSTALS -Kyber)是由NIST標準化的后量子的密鑰封裝機制(KEM),其基于格密碼學中模格上的困難問題(MLWE)進行構造,即使攻擊者發起IND-CCA2選擇密文攻擊,仍能保證共享密鑰的安全性。該算法利用NTT加速多項式乘法運算,使得通信雙方可以高效地生成共享密鑰,可以用于安全的密鑰協商場景,輕量級實現可以適配資源受限設備。
● ML-DSA(原 CRYSTALS -Dilithium)是由NIST標準化的后量子數字簽名算法。它基于格密碼學中模格上的困難數學問題進行構造,采用 Fiat-Shamir with Aborts 范式,具有較高的安全性和效率,適用于保護敏感數據和交易的安全,確保信息的完整性和真實性,輕量級實現可以應用于資源受限設備。
● SLH-DSA(原SPHINCS+)是NIST后量子密碼標準中的另一后量子數字簽名算法,其原理基于抗量子哈希函數,通過分層Merkle樹、一次性簽名技術等實現無狀態簽名,無需維護密鑰狀態,徹底規避密鑰重用風險。SLH-DSA以高安全性為核心特色,不同于格密碼簽名依賴于數學困難問題假設,其安全性僅依賴于哈希函數,因此適合在高安全場景使用。
openHiTLS從功能正確性、穩定性及異常處理魯棒性等維度提供算法實現高質量保障
作為由西安電子科技大學、山東大學、上海交通大學及華為等13家產學研機構共同發起的開源密碼根社區,openHiTLS始終致力于推動密碼技術的創新與共享,并提供高安全的質量保障。針對后量子算法的實現,openHiTLS從功能正確性驗證、穩定性保障及異常處理魯棒性三個核心維度,確保密碼算法實現的高質量交付:
1. 正確性驗證:算法向量與交叉測試
社區嚴格遵循國際密碼標準,通過密碼算法向量測試確保算法基礎功能的正確性,同時采用跨平臺交叉測試,與liboqs等密碼庫分別在x86和ARM環境進行密碼算法交叉測試,保障密碼算法能力與三方庫的兼容性。
2. 穩定性保障:壓力測試
針對真實場景的復雜性,社區構建了壓力測試框架,模擬長時間運行,大數據量等場景,持續監測算法的性能衰減、內存泄漏等,確保其在生產環境中長期可靠運行。
3. 異常處理魯棒性:FUZZ測試
通過FUZZ變異引擎,生成大量畸形輸入(如非法參數、協議篡改、邊界溢出等),對后量子算法的接口開展FUZZ測試,累計執行30W次參數變異測試,保證算法對外接口無基本安全問題。
后續openHiTLS社區還將針對后量子算法開展形式化驗證、側信道驗證等驗證測試工作,通過先進安全測試技術深層次保證算法實現的安全性,為后量子算法提供密碼實現的安全保障。
openHiTLS致力于為全球密碼學術界和產業界,打造開放創新的黑土地
此次開源后量子算法ML-KEM、ML-DSA和SLH-DSA,是openHiTLS對數智安全世界貢獻的重要舉措。更為重要的是,openHiTLS還將充分發揮密碼根社區的技術優勢,推出后量子密碼創新倉PQCP(Pioneer Quotable Crypto Provider),為標準化過程中的國產后量子算法及國際ISO后量子算法提供良好創新環境,并聯合學術界、產業界共同推動創新后量子算法的行業落地驗證,加速其標準化進程。
值得一提的是,openHiTLS密碼開源社區已經與國內眾多頂尖高校后量子密碼團隊及行業頭部企業達成合作意向。我們相信,在產學研用各方的共同努力下,國產后量子密碼技術的創新與應用將迎來新的突破,為構建萬物互聯的智能世界筑牢數字安全基石。
展望未來股票小賬戶配資平臺,openHiTLS將持續探索后量子、機密計算等創新實踐,建設具有國際公信力的開源創新社區。我們誠邀更多開發者和企業加入openHiTLS開源社區,共同為數字安全領域的發展貢獻智慧和力量。讓我們攜手共進,迎接后量子時代的到來!
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