抗量子密码有哪些算法?

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抗量子密码(Post-Quantum Cryptography, PQC)是指能够抵御量子计算机攻击的密码算法,主要分为以下几类,其中许多算法已进入美国国家标准与技术研究院(NIST)的标准化流程:

抗量子密码有哪些算法?

  1. 基于格的密码(Lattice-based)

    • CRYSTALS-Kyber(密钥封装机制,已被NIST选定为标准)
    • CRYSTALS-Dilithium(数字签名,已被NIST选定为标准)
    • FALCON(数字签名,NIST标准化候选)
    • NTRU(密钥封装/加密,早期候选)
    • Saber(密钥封装,曾为NIST决赛候选)
  2. 基于编码的密码(Code-based)

    • Classic McEliece(加密,NIST决赛候选)
    • BIKE(密钥封装,NIST候选)
    • HQC(密钥封装,NIST候选)
  3. 基于哈希的签名(Hash-based)

    • SPHINCS+(无状态数字签名,已被NIST选定为标准)
    • XMSS(有状态签名,已被IETF标准化)
    • LMS(有状态签名,已被IETF标准化)
  4. 基于多变量的密码(Multivariate)

    • Rainbow(曾为NIST决赛候选,后被攻破)
    • GeMSS(曾为候选)
    • HFE(历史算法,安全性较弱)
  5. 基于同源的密码(Isogeny-based)

    • SIKE(曾为NIST候选,但2022年被彻底攻破,不再推荐)
    • CSIDH(仍在研究阶段)
  6. 其他候选算法

    • Picnic(基于零知识证明,未进入决赛)
    • Biscuit(较新,基于MPC-in-the-Head)

目前最受推荐的标准算法(已由NIST选定):

  • 加密/密钥封装CRYSTALS-Kyber
  • 数字签名CRYSTALS-DilithiumFALCONSPHINCS+

这些算法已被广泛认为能够抵抗已知的量子攻击(如Shor算法和Grover算法),并正在逐步被集成到实际系统中(如TLS、SSH、VPN等),如果需要最新进展,建议关注NIST的后续标准化工作。

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