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李红雨:量子通信,媒体和公众都需要刷新的认知
关键字: 量子通信潘建伟5G无论潘文还是袁文,其实并不打算纠缠在理论安全和实验漏洞这个矛盾问题上,而是试图从两个角度化解媒体和公众的疑虑:
第一是宣称发现的漏洞是可以被轻易解决掉的;
第二是声讨新闻报道和批评者不专业的表现。
我觉得这样简单模糊的回应可能并不能消解媒体和公众的疑虑,就像我们都知道软件系统一定存在漏洞一样,我们也相信软件公司有能力修补漏洞。但是假如这个软件公司之前承诺绝对不存在漏洞,或者让你有这样的误会,那么存在漏洞的事实对用户来说,他的感觉就不会很好,因为这意味着之前的承诺不过是开的空头支票,发现一个漏洞,接下来还会有第二个和第三个。
黑客文中就不小心提及另外一个致盲攻击。在2011年的场地演示中,发起的攻击针对的是实际的QKD实验系统,实验获得100%成功并获得100%密钥,因此该黑客对于金文中的攻击方法只有60%的成功性很不以为然。当然,黑客文也强调了对于致盲攻击已经有强光警报等预防性手段用来修补漏洞。
黑客文侧面证实了我们的猜测,这明明就在告诉你,你所看到的金文中提到的漏洞只是冰山一角,更严重的你根本不知道,是否还有其它已知未知的漏洞,那就变得非常显然了。
袁岚峰是国内比较知名的软科普作家,虽然不是量子方面的专业人士,但一直活跃发表关于量子的科普文章。
袁文中有一个自问自答的片段:
问:中国的量子通信干线“京沪干线”有没有风险?要不要为此改装设备,增加成本?
答:上面已经说了,现在的量子通信设备已经能抵御这种攻击。所以京沪干线没有受到影响,不会为此多花钱。
按照一般的理解,这个回答可能告诉我们,京沪干线采用了光隔离器,但是你细品一下就会发现,其实里面做了巧妙的回避。姑且不深究这个问题,聪明的读者可能会进一步追问:是否今后还会发现其它漏洞,发现新的漏洞是否也同样不需要对现有设备进行升级改造?
你必须承认这是个无法回答的问题,所以袁文中干脆就不继续追问下去了,其实媒体和公众真正关心的恰恰是后面那个问题。
袁文用了大量篇幅吐槽深科技的译文错误,我倒不以为然,新闻也不是文学作品,尤其是科技方面的新闻翻译,要求达到信达雅的程度是强人所难了,对于成天看那些翻译过来的科技文献和科普文章的人来说,早就对这些硬译非常适应了,只要不发生严重的错译,都是在可原谅范畴之内,总不能要求深科技的翻译也达到量子密码专家的学术水平吧?而且无论潘文还是袁文,都有意将新闻和批评的范围限制在自媒体上,似乎都是一些没有专业知识、相互传抄的低水平的群众提出来的批评,并且抱怨这些人显然干扰了科学家的正常工作。
袁文也特别指出:金贤敏就是潘建伟的学生啊!言外之意就是,学生怎么可能刻意去做反对老师的事情?姑且不说真实情景如何,但是学生不赞同老师的观点,在科学界不是太平常不过的事情了吗?这里引述2300多年前古希腊著名哲学家亚里士多德的一句名言“吾爱吾师,但吾更爱真理”,与袁先生共勉。
有关传统密钥分发
传统加密算法分对称算法和非对称算法。非对称算法用到的公钥,是以明文公开在网上发布的,信息发布者用公钥加密信息,信息接收者用私钥解密信息,公钥不用来解密。
公钥不存在加密分发的事情,这恰恰是非对称算法独特的优势,需要做密钥分发工作的只有对称密钥。
对称密钥的分发可不是在网上直接明文过去,最常用的技术手段其实还是采用对称加密或者非对称加密算法,当然也有采用人工分发的手段,这或者是因为网络之间彼此隔离,或者干脆就是单位公司的制度要求。
有关密钥分发和管理是传统密码学领域研究得很深入也很成熟的环节,因为采用相同的加密算法,所以对称密钥分发的安全性全同于普通信息对称加密的安全水平,这也是为什么,传统密码学里面从来不将密钥分发的安全性问题单独罗列出来讨论的原因。
如果对称密钥分发存在安全性问题,也同样意味着对称加密算法存在安全性问题。这两个问题是等价的,这个结论非常重要,因为量子密码所做的工作恰恰就是将对称密钥分发的工作分离开来,导致加密算法的安全性与量子密钥分发的安全性完全不等价,需要额外对量子密钥分发的环节做安全性分析。
袁文中对于传统密钥的分发工作有一些有趣的看法,一方面,他提出一个问题:如果你在不安全的信道上传输密钥,那密钥被人窃取了怎么办?还能怎么做,加密传输啊,难道他认为传统密钥应该是以明文方式发送的吗?同时他还提出另一个惊人的问题:你有什么办法,不用信使就让通信双方共享密钥?难道他认为传统密钥分发必须派个密钥分发专员到处人工分发?不知道别人如何理解,反正我觉得袁对于传统密钥分发的原理理解得匪夷所思,好像处于两个平行世界,实在搞不清楚他心里所想的传统密钥分发的工作究竟是怎么一回事儿,也不知道这仅仅是他的看法,还是整个量子密码团队的看法。
下面几段主要讲述有关传统密码安全性度量的简单原理,这部分叙述会比较抽象枯燥,没有耐心的读者可以跳过,直接看这个小节末尾总结性的结论。
对称密钥分发的工作是否安全,取决于对称加密算法的安全性。对称加密算法有很多种,如果强调可证明的绝对安全性,香农早已经证明异或加密算法在满足密钥充分随机、密钥长度不小于明文长度、一次一密这三个条件的情况下是不可破解的(也即所谓的一次性便签,one-time pad)。但是一般人不知道的是,异或加密算法并不能够实际使用,因为密钥与明文等长,所以一旦你使用密钥进行了信息加密,也就没有后续密钥用来继续做密钥分发,于是加密工作就会因为密钥枯竭而停止。
为了解决异或加密密钥的枯竭问题,密码专家注意到异或加密对于密钥的利用率低得可怜,每一个密钥位只能用来加密一位明文信息,形象地说就是一个密钥位只掺杂到一个信息位里,如果能够采用一个理想的加密算法,让一个密钥位绝对充分而又均匀地掺杂到每个信息位中,那么破解加密后的密文就必须强力搜索整个密钥空间,并且可以证明不存在任何简便的破解算法。
这意味假如你采用的是128位密钥,通过这个理想的加密算法,能够让密钥的安全度等效于2128位异或加密的密钥长度,也就是说能够用来加密2128位信息,并且还能够保持绝对的加密信息安全。这个数有多大?粗略说,就是34后面加上37个0,也意味着当你用这个密钥加密128位信息时,可以重复使用2.66*1036次,仍然能够保证信息的绝对安全。这是非常非常大的数,假如我们将密钥的位数增大到256位,所能够安全加密的信息数就跟宇宙所有原子的数目大致相同。这个效应可以形象地称为密钥有效位数的指数爆炸。
实际上我们采用的加密算法远达不到充分而又均匀的程度,对于常用的128位或者256位密钥,每个加密算法等效理想加密算法多少位密钥,还缺少足够的证明,但是这个数目仍然是非常非常大,相比异或加密仍然能够呈现指数增长的关系,以至于目前我们要想破解加密信息仍然需要搜索整个密钥空间,仍然需要将现实加密算法看作某种程度的理想加密算法。
袁文中因为目前缺少加密算法与理想加密算法的等效密钥位数证明,缺少有关密钥掺杂均匀度和充分性的量化分析,就认为现实中使用的加密算法是不安全的,这种对加密算法安全度的理解在行家看来是非常浅层次的。
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- 责任编辑:孙武
- 最后更新: 2019-04-03 08:59:28
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