在量子計算機能夠破解當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)之前，有一場更新網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施的競賽正在進(jìn)行。現(xiàn)在，谷歌開發(fā)了一種量子彈性的方式來實現(xiàn)FIDO2安全密鑰標(biāo)準(zhǔn)，這是一種越來越流行的身份驗證方法，被用作密碼的替代品。

安全密鑰，如密碼，可以幫助用戶證明自己的身份，以便向數(shù)字服務(wù)進(jìn)行身份驗證。但與密碼不同的是，安全密鑰不太可能被泄露，因為它們是為執(zhí)行身份驗證而構(gòu)建的物理設(shè)備。它們有U盤大小，當(dāng)用戶需要進(jìn)行身份驗證時，它們可以插入筆記本電腦等輔助設(shè)備。安全密鑰可以抵御網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊，因為它們有兩個方向：一是幫助用戶驗證服務(wù)，二是向服務(wù)驗證用戶。由于身份驗證是在一個設(shè)計成難以妥協(xié)的獨立設(shè)備上進(jìn)行的，因此這些密鑰通常非常安全。

Kudelsky Security的量子安全研究員Tommaso Gagliardoni說：“只要你有一個支持FIDO2身份驗證的網(wǎng)站，你就可以使用你的安全密鑰。使用它的人仍然很少，但在安全專業(yè)人員中，我認(rèn)為它們已經(jīng)越來越普遍了。”

據(jù)悉，服務(wù)正在慢慢增加對安全密鑰的支持，首先是谷歌、微軟和Facebook等大型運營商。其中的缺點包括它們的成本——大多數(shù)其他形式的身份驗證都是免費的——以及用戶可能將安全密鑰放錯地方，需要更換它們。

公鑰密碼學(xué)是一種通過提供身份證明邏輯來使用數(shù)字簽名驗證用戶和服務(wù)，從而使安全密鑰成為可能的技術(shù)。這項技術(shù)也使安全密鑰容易受到量子攻擊，因為目前所有形式的公鑰密碼術(shù)都很容易被量子計算機破解。

谷歌的執(zhí)行（https://security.googleblog.com/2023/08/toward-quantum-resilient-security-keys.html）使用了美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）去年批準(zhǔn)（https://csrc.nist.gov/News/2022/pqc-candidates-to-be-standardized-and-round-4）的一種后量子密碼算法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。該算法名為Dilithium，是專門為數(shù)字簽名設(shè)計的。由于Dilithium還不是官方標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)實世界中也沒有長期使用，谷歌采取了一種混合方法，將傳統(tǒng)的公鑰密碼算法與Dilithim相結(jié)合進(jìn)行身份驗證。

Gagliardoni表示，谷歌最大的貢獻(xiàn)是找到了一種優(yōu)化Dilithium算法的方法，使其能夠在內(nèi)存和處理能力有限的典型安全密鑰硬件上運行。他說：“如果你采用NIST發(fā)布的量子電阻方案，并試圖將其放入硬件中，它將不起作用，因為它需要太多內(nèi)存。”

為了讓它發(fā)揮作用，谷歌減少了Dilithium應(yīng)該運行的內(nèi)存量。

管理無密碼身份驗證標(biāo)準(zhǔn)的FIDO聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)高級總監(jiān)David Turner表示，安全密鑰的量子后更改預(yù)計將帶來挑戰(zhàn)。為了創(chuàng)建更安全的連接，新算法可能會增加身份驗證協(xié)議的復(fù)雜性，并需要更長的時間來處理身份驗證。

Gagliardoni說，谷歌的實施仍然缺乏對側(cè)信道攻擊的保護(hù)。這就是黑客通過直接物理訪問安全密鑰來破壞密碼的地方。一種典型的側(cè)通道攻擊可能涉及黑客闖入目標(biāo)的酒店房間，侵入他們放在桌子上無人看管的安全鑰匙，竊取目標(biāo)的數(shù)字簽名，一切都在目標(biāo)不知情的情況下進(jìn)行。谷歌的實施忽略了這些類型的本地威脅，只關(guān)注遠(yuǎn)程攻擊——這是有道理的，因為很難將量子計算機偷偷帶進(jìn)酒店房間。

據(jù)悉，這是通過谷歌的安全密鑰開源項目OpenSK發(fā)布的。

許多依賴公鑰密碼的平臺很快需要向后量子算法過渡，特別是處理高度敏感的加密信息和壽命長的重要服務(wù)（如衛(wèi)星）的平臺。壽命長的服務(wù)和數(shù)據(jù)很容易受到量子攻擊，即使威脅需要幾十年才能實現(xiàn)。安全密鑰可以使用多年，但只是剛剛流行起來，所以它們是過渡的早期選擇。

在未來的幾年里，還會有更多這樣的轉(zhuǎn)變，包括谷歌最近在Chrome瀏覽器（https://blog.chromium.org/2023/08/protecting-chrome-traffic-with-hybrid.html）中的傳輸層安全方面的工作。

審核編輯：彭菁