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区块链核心技术之——密码学原理(二)

分类:教程Uselink公有链Uselink公有链 2019-11-22 17:10

  

  量子计算威胁

  当前区块链技术及其应用程序之所以会备受推崇的一个重要原因是其采用了非对称加密方法。在当前计算技术条件下,这种技术加密的数据库是"牢不可破"的。随着各类新型信息技术不断出现,密码算法的设计与分析也面临新的机遇与挑战,其中最具革命性的是量子信息技术带来的影响。如果量子计算领域出现新突破,区块链技术的前景还会如此乐观吗?

  量子计算机是利用量子力学原理进行计算的装置。为了让计算机更好地理解和计算,普通计算机采用一种称为二进制的数制,只有0、1两个基本算符。而量子计算则是在比传统计算机更小的水平上实现的,它使用的是半位串,可同时计算二进制数0和1。量子计算机一旦真正实用化,那么现存的基于数学难解性的密码体制都将不再安全!因为量子算法在多项式时间内能解决大整数和离散对数的因式分解。如此一来,如果量子计算机落入不诚实节点的攻击者手中,将会使51%算力攻击垄断整个区块链网络节点,同时也就使得区块链技术不再安全。

  

  抗量子密码算法设计

  相对于量子通信,量子计算技术需要对多个微观粒子进行操控并保持其叠加和纠缠状态,技术难度要高很多。虽然量子通信技术已经曰渐成熟,量子计算技术尚有许多技术挑战需要解决。目前美国、欧盟和中国等都在这一领域投入了大量资金争夺量子霸权。

  针对量子计算机的Power,产生了两类对抗算法。

  一类是基于量子力学安全的密码学分支,也就是现在占据热门科学前沿的量子密码学分支,量子密码的安全性是基于量子力学的测不准原理和不可克隆定理的,这从物理上保证了其安全性,因此powerful的量子计算机也不能破解由量子密码产生的密钥加密的信息。而且现如今量子密码的两大类,离散变量量子密钥分发和连续变量量子密钥分发都已经实现了一定距离的安全通信,我国的科研工作者在国内外量子密码领域享有广泛美誉,是量子密码领域的领头羊。

  另一类是从数学上产生的对抗量子计算的抗量子计算算法,特别是基于格密码的算法以及被广大科研工作者证明是可以抵抗量子计算机的攻击的。基于格加密的核心问题是最短向量问题,即在格系统内找到最短的非零向量。

  

  抗量子密码算法研究的意义

  密码算法是网络空间安全的核心技术,量子技术的快速发展给经典密码算法的安全性带来了严重威胁,抗量子密码算法设计与分析问题取得突破对于保障区块链网络空间安全、维护国家安全具有重犬的战略意义。

  因此,如何将这两类分别从物理上的量子密码算法和数学上的抗量子计算的密码学算法运用到如今的区块链数字签名算法中,用以抵抗即将或者已经问世的计算能力Power的量子计算机的攻击,是区块链密码学研究的重点。


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