量子计算影响下的加密技术：对称密钥与非对称密钥的权衡

"NIST SP800-71-draft.pdf" 本文档是NIST（美国国家标准与技术研究所）的一份草案，名为《使用对称块密码的密钥建立推荐》，由Elaine Barker和William C. Barker共同撰写。该文档主要探讨了对称密钥和非对称密钥加密算法在信息安全中的应用和差异。 对称密钥加密是一种通信保护机制，发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密，与之不同的是非对称密钥加密，其中每个参与方拥有一个私钥（仅自己知道）和一个公钥（可公开）。SP 800-175B第3部分讨论了这两种算法类型，包括各自的优缺点。对称密钥加密通常计算效率更高，而非对称密钥加密则在源认证方面表现出更好的特性，例如通过数字签名提供更高级别的保障。对称密钥加密在管理大量密钥关系时更为复杂，而非对称密钥加密则相对简单。 近期，由于量子计算技术的崛起，人们对其可能对现有非对称算法安全性的潜在影响表示担忧（参考NISTIR 81056）。一旦量子计算机成熟，使用当前批准的非对称密钥算法保护的密钥可能会被对手获取。相比之下，对称密钥算法受到的影响较小，通过增大密钥长度即可维持安全性。因此，在量子时代，足够大的对称密钥算法和哈希函数仍可使用。 目前，研究人员正在开发量子抗性非对称密钥算法，但预计替换工作可能要到2020年左右才开始，且要到2030年代才能完成。对于信息安全极为重要的情况，如果当前使用非对称密钥保护的信息需要长期保持安全，那么必须考虑这些长期策略。 NIST作为依据联邦信息安全管理法案（FISMA）的法定机构，负责制定信息安全管理标准和指南，包括联邦信息系统最低要求，但这些标准和指南不适用于未经明确批准的国家安全系统。 该文档详细介绍了如何使用对称块密码进行密钥建立，为关键管理和数据保护提供了指导，旨在确保在新兴技术威胁下，联邦政府的信息安全能够得到有效的保护和适应。