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量子安全与后量子密码 (PQC) 核心术语百科
系统化解析 NIST FIPS 国际标准与商密规范核心概念,快速掌握后量子密码演进、物理熵源、混合封装与密码敏捷性技术原理。
ML-KEM (模块格密钥封装机制 / Kyber)
NIST FIPS 203 / Category 1, 3, 5国际首个标准化的后量子密钥封装机制(KEM),基于模块容错学习问题(Module-LWE)。用于在不受信任的网络信道上安全协商对称密钥,替代传统的 RSA、ECDH 和经典密钥交换。
ML-KEM 包含 512、768 和 1024 三种安全级别。其核心运算为多项式环上的卷积乘法,通过数论变换(NTT)可实现纳秒级加速。ML-KEM-768(公钥 1,184 字节,密文 1,088 字节)是当前企业 TLS 1.3、IPsec 和 VPN 升级的工业级主力算法。
ML-DSA (模块格数字签名算法 / Dilithium)
NIST FIPS 204 / Category 2, 3, 5基于格密码构造的后量子数字签名算法,用于身份认证、数据防篡改及 X.509 数字证书签发,替代传统的 RSA-PSS、ECDSA 和国密 SM2 签名。
ML-DSA 基于 Fiat-Shamir with Aborts 框架构造。ML-DSA-65(公钥 1,952 字节,签名 3,309 字节)可在兼顾安全强度的同时提供极高的验签吞吐,是后量子 PKI 体系与安全引导(Secure Boot)的核心基石。
QRNG (量子随机数发生器 / 物理熵源)
NIST SP 800-90B / GM/T 0005利用微观量子物理过程(如真空态量子涨落、单光子偏振态)的不确定性生成真随机数的物理硬件,输出在物理和数学意义上绝对不可预测的高熵源。
相较于传统基于系统时钟或伪随机算法(PRNG)的发生器,QRNG 输出的信息最小熵 $H_{\min} \approx 1.0\text{ bit/bit}$,彻底杜绝了因随机数发生器被逆向推演导致的私钥泄露隐患,是高等级密码机与 KMS 的熵源底座。
HNDL (先存后解攻击 / Harvest Now, Decrypt Later)
威胁模型 / Mosca 不等式攻击者在当前被动截获并持久化存储网络通信流量与密文归档,等待未来容错量子计算机研制成功后,对历史密文实施集中破译的情报攻击战术。
该威胁当前已经发生。根据 Mosca 不等式($X + Y > Z$),如果数据的保密寿命($Y$)加上系统迁移周期($X$)大于量子计算机落地时间($Z$),则必须立即将非对称密钥交换迁移至抗量子双轨体系。
CBOM (密码物料清单 / Cryptographic Bill of Materials)
CycloneDX v1.6 / Linux BPF CO-RE企业全栈软件资产与网络资产中使用的密码算法、密钥长度、证书有效期、协议版本及硬件密码模块的机器可读结构化清单(JSON/XML)。
构建 CBOM 是后量子密码迁移的第一步。通过静态源码 AST 分析、动态 eBPF 内核探针及全流量嗅探,自动绘制企业密码资产全景拓扑,精准定位易受 Shor 算法攻击的经典 RSA/ECC 脆弱节点。
Hybrid KEX (混合密钥交换体制)
IETF RFC 9370 / X25519MLKEM768将传统商用密码算法(如 X25519、国密 SM2)与抗量子算法(如 ML-KEM-768)深度级联组合的过渡期密钥协商机制。
通信双方同时计算经典共享秘密与后量子共享秘密,通过 HKDF 提取最终会话密钥。只要经典算法与后量子算法中至少有一种保持安全,整个会话通道即具有完全机密性,完美兼顾了合规评测与未来安全性。