发布日期：2025-05-23 浏览次数：
随着网络安全的不断发展，量子计算这一新的重大挑战也随之出现。量子计算机虽然有望在各个领域取得重大进展，但也对现有的加密系统构成了巨大的风险。其中最紧迫的威胁之一是被称为“先收集后解密”（HNDL）的策略，即攻击者现在收集加密数据，意图在量子计算能力成熟后进行解密。
HNDL 是一种网络攻击策略，恶意攻击者可以拦截、复制或泄露加密数据，而无需立即尝试破解。与传统攻击不同，攻击者专注于数据的长期价值，而非立即利用数据。这种方法背后的假设是，量子计算的进步最终将使RSA和 ECC 等现有加密标准过时。
一旦量子计算机变得足够强大，黑客就可以回溯并解锁旧的被盗数据，从而找到可能仍然有用或有价值的敏感信息，例如国家安全机密、知识产权、个人健康记录或财务历史记录。这种策略尤其令人担忧，因为它会给组织带来一种虚假的安全感。表面上看，似乎没有发生任何违规行为，没有数据被解密，没有系统行为发生变化，也没有触发任何警报。
加密技术目前发挥了作用，但窃取数据却悄无声息地损害了未来的保密性。例如，今天被盗的医疗数据几十年后仍可能造成损害，因为健康记录很少会失去敏感性。同样，商业机密或政府机密文件在未来很长一段时间内也可能仍然有价值。
虽然能够破解现有加密标准的量子计算机尚未投入使用，但该领域的研发步伐正在加快。美国国家标准与技术研究院 (NIST)一直积极开发后量子密码算法，以应对这一未来。然而，从现有的加密方法过渡到抗量子加密并非易事。
它涉及重新设计加密系统，更新无数组织的软件和硬件，并确保在过渡期间所有功能都保持兼容和安全。这一转变需要大量的时间、资源和协调。在这个漫长的过程中，攻击者可以发起 HNDL 攻击来窃取加密数据。
HNDL 的危险性不仅仅存在于理论上，民族国家、网络犯罪集团和高级持续性威胁 (APT) 行为者都被认为积极参与此类长期间谍活动。
随着数据存储成本的下降和拦截工具效率的提升，发起 HNDL 活动的门槛正在不断降低。那些拖延量子准备的组织，终有一天可能会发现自己的历史数据已被泄露，而这并非源于新的数据泄露，而是因为缺乏提前规划。
攻击者通常会攻击加密数据传输，例如电子邮件、金融交易和机密通信，尤其是那些包含不经常更改的信息（例如社保号码、银行账户信息或政府机密）的数据。这些类型的数据会随着时间的推移而保持价值，因此非常适合长期利用。然而，像信用卡号这样可以快速取消或更新的信息，由于其价值不具有长期性，因此对 HNDL 攻击的吸引力较小。
这些数据在互联网或私有网络中传输时，会通过窃听网络流量、利用不安全的通信渠道或攻破数据临时存储的服务器等技术被悄悄拦截。攻击者并非试图立即破解加密信息，而是将这些加密信息存储在大型档案库中，通常数据所有者对此毫不知情。他们的目标是一直持有这些信息，直到量子计算等未来技术允许他们解密并访问其内容。
一旦攻击者截获并收集加密数据，他们并不总是会立即尝试破解。相反，他们会将其存储在安全且通常组织良好的档案中，有时会保存数年甚至数十年。这种策略源于这样一种信念：未来的进步，尤其是量子计算领域的进步，最终将淘汰现有的加密算法。
这些对手正在打持久战，因为他们目前正在投资大规模数据收集。当被盗数据包含敏感且长期存在的详细信息（例如个人身份信息、政府记录或公司商业机密）时，这一点尤其令人担忧，因为这些信息在最初的泄露之后很长一段时间内仍然具有价值。在某些情况下，民族国家和老练的网络犯罪集团正在构建庞大的加密数据存储库，以应对即将到来的加密力量转移。
一旦量子计算机变得足够强大和稳定，能够有效解决这些问题，攻击者将能够解密他们悄悄收集的大量加密数据。这意味着，曾经被认为是安全的信息，从个人身份信息、政府机密文件到企业知识产权，都可能突然暴露，即使在被拦截数年甚至数十年后。这样的突破将带来深远而深刻的影响：
数十年之久的政府机密文件、企业机密数据以及敏感的个人记录一旦曝光，可能造成毁灭性后果。情报行动、军事战略、商业机密以及曾经被认为安全加密的私人通信，如今都可能被解密并被利用。
这不仅威胁国家安全和企业竞争力，还使个人面临身份盗窃、欺诈和声誉受损的风险。随着人们对数字系统的信任度下降，其连锁反应可能会损害金融、医疗保健和国防等领域的关键基础设施。
知识产权：专有研究、商业秘密和技术创新面临风险，尤其是在制药、技术和制造等行业。
量子计算构成了“先收获，后解密”风险模型的基础。它描绘了一个未来：现代密码学的基本假设将不再成立，今天收集的数据明天就可能被解密。两种关键的量子算法准确地诠释了这一威胁是如何展开的：
1994年，数学家彼得·肖尔（Peter Shor）提出了一种算法，彻底改变了密码学家对未来的展望。肖尔算法使量子计算机能够以比任何已知经典算法更快的速度对大整数进行因式分解，这直接攻击了RSA、DSA和ECC的安全性，因为这些算法都依赖于此类问题的难度。
从实际意义上讲，这意味着一旦量子计算机达到足够的规模和稳定性，它们将能够破解保护从HTTPS连接和数字签名到安全电子邮件和 VPN 的一切的公钥加密系统。
虽然像 AES 这样的对称加密算法对量子攻击的抵抗力更强，但它们并非完全免疫。Grover 算法允许量子计算机搜索无序数据库，或者用密码学术语来说，暴力破解密钥，其速度比传统计算机快二倍。
这实际上将对称密钥的强度降低了一半（例如，AES -256 提供的安全性相当于 128 位密钥来抵御量子攻击）。虽然可以通过使用更大的密钥来缓解这一问题，但这仍然凸显了量子计算对各种加密方法可能产生的广泛影响。
随着量子威胁的持续增长，从经典加密算法过渡到抗量子算法的需求变得迫在眉睫。后量子密码学 (PQC) 是指新一代加密方法，旨在抵御来自经典计算机和量子计算机的攻击。与 RSA 或 ECC 不同，PQC 算法基于数学问题，就目前所知，即使对于量子系统而言，这些问题仍然十分棘手。
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加密敏捷性是指系统能够在无需大规模检修或停机的情况下，快速无缝地在加密算法、协议或配置之间切换的能力。此功能对于确保长期安全，并在应对新出现的漏洞、新标准或法规变化时保持运营连续性至关重要。系统设计应具备根据需要在加密算法之间切换的灵活性。这种敏捷性有助于更平稳地过渡到 PQC，并适应未来的威胁。
在HNDL威胁的背景下，长寿命、高敏感度的流量代表着一个关键漏洞，对手很可能首先瞄准这些流量。这类通信和数据传输通常包含有价值的敏感信息，这些信息可能在多年后仍会保留，因此一旦量子计算能力成熟，它们就成为未来解密的主要目标。
例如，VPN隧道用于保护远程员工或系统与组织网络之间的通信。由于它们通常承载高度敏感的内部流量，包括个人信息、公司机密或知识产权，因此对于希望存储加密数据以供将来解密的攻击者来说，它们是一个高价值目标。
安全的密钥存储和轮换实践至关重要。利用硬件安全模块 (HSM)并实施严格的访问控制可以防止未经授权的密钥访问。随着量子解密威胁的日益逼近，组织还应将长期密钥替换为使用 PQC 算法生成的密钥。
这一主动措施可确保加密数据在未来免受量子攻击，因为 RSA 和 ECC 等传统算法可能容易受到基于量子的解密方法的攻击。现在采用基于 PQC 的密钥，组织机构可以面向未来，保障其加密基础设施的安全，并在未来数年内保护敏感数据。
由于 HNDL 威胁模型依赖于隐秘的数据拦截和长期利用，早期检测成为关键的防御策略。组织必须部署先进的监控工具，持续跟踪和分析其网络流量、加密通信和数据访问模式。
这些工具应旨在识别任何异常或异常行为，例如意外的数据传输、对加密文件的无法解释的访问，或表明攻击者收集和存储数据以供将来解密的模式。
NIST 持续致力于开发和标准化 PQC 算法，这对于全球应对量子威胁至关重要。他们的工作为向抗量子加密过渡的组织提供了指导。以下是一些抗量子算法：
SPHINCS+：一种无状态的、基于哈希的数字签名方案，以其保守的安全基础而闻名，使其成为一个强大的后备选项。
随着NIST在后量子密码学（PQC）领域的持续工作，各组织机构应密切关注那些正在考虑未来标准化的算法草案，包括Kyber和NTRU等基于格的加密算法。随着这些算法的最终确定和采用，它们将取代易受量子攻击的传统加密方法。
全球合作对于应对HNDL威胁至关重要。共享信息、最佳实践和研究成果可以加速有效对策的开发和应用。各国政府、学术机构和私营部门组织必须携手合作，制定统一的抗量子加密标准，协调应对新出现的漏洞，并共同投资研发。
各行各业都在投入研发，以打造抗量子解决方案。例如，金融行业正在探索量子密码（PQC）技术，以保障交易安全并保护客户数据。同样，医疗保健行业也开始评估量子威胁可能如何危及病历和医疗设备，从而促使人们尽早采用量子安全协议。
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“先收集后解密”的策略代表着网络安全领域一个重大且不断演变的威胁。随着量子计算的进步，原本安全的数据变得脆弱的风险也在不断增加。组织必须采取积极主动的措施，过渡到抗量子加密，实施强大的数据管理实践，并随时了解新兴威胁。这样，他们才能保护数据免遭未来的解密尝试，并维护人们对其安全措施的信任。
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