量子计算机的出现可能在未来破解目前广泛使用的加密方式，对金融系统构成潜在威胁。本文为金融体系向量子安全加密基础设施过渡提供了框架，强调需尽早开始转型，并建立广泛的认知和加密库存作为基础。虽然后量子密码学提供了可行的短期解决方案，但实施挑战（包括性能权衡和系统集成）需要协调规划。本文警告不要将此变化视为简单的算法替换。确保全球金融体系的持续安全性和弹性可能涉及加密灵活性、纵深防御、混合模型和分阶段迁移。量子密钥分发可能具有长期潜力，但多个国家安全机构指出，它仍然面临基础设施挑战，限制了其立即适用性。
技术基础与量子威胁
- 加密在金融数字基础设施中广泛使用，提供保密性、完整性、身份验证、访问控制和不可否认性等保证。
- 量子计算机由于其执行密码分析的能力增强，对当今的密码学构成威胁。Shor算法可以在量子计算机上运行，从而分解大数，并破解RSA和椭圆曲线密码等当今的公钥密码算法。
- “收获现在，解密以后”（HNDL）的网络安全威胁模型中，恶意行为者收集今天加密的数据，意图在更先进的技术出现时解密它们。
- Grover量子搜索算法对对称密钥密码学有类似的影响，提供比经典密钥搜索二次加速。可以通过增加密钥大小来减轻这种风险。
量子安全解决方案概述
- 后量子密码学（PQC）是一类可以在当今的古典计算机上运行的密码算法，其安全性基于难以供古典和量子计算机解决的数学问题。
- PQC被认为是确保未来防量子威胁可靠的选择，但实施PQC提出了几个挑战，包括计算需求增加、与现有系统潜在的集成问题以及需要彻底评估新算法以确保它们满足安全和性能标准。
- 量子密码学利用量子力学的原理进行安全。量子密码学提供了信息理论安全保证。量子密钥分发（QKD）是其最著名的应用，但QKD带来了不同的挑战，包括需要专用硬件。
- 其他量子密码学方法，如量子同态加密（QHE）和盲量子计算（BQC），是当前仍在研究阶段的新技术。
加密最佳实践
- 由于量子密码学仍处于实验阶段，预共享密钥（PSK）存在实际挑战。PSK提供强大的安全保证，但密钥的分布和扩展性是一个挑战。
- PQC迁移不是“切换开关”时刻，它将需要很长时间才能完成。新算法不是即插即用的替代品，而是引入了重大的架构和运营挑战。
- 防御纵深是指应用来自不同来源的不同层级的密码机制。通过这种多样性，如果一层机制被攻破，其他层仍然可以继续保护银行的信息。
- 加密灵活性是指能够重新配置或修改密码防御以应对网络威胁或攻击的能力。
- 混合化是指在保留传统密码的同时，与新量子安全技术相结合。
量子准备路线图
- 系统路线图：获得相关利益相关者的参与；在系统层面评估量子计算机带来的风险；建立迁移优先级和需求；制定系统级迁移时间表和一套共同的技术选择；执行迁移计划；执行系统级压力测试、性能测试和渗透测试；将QC抗性纳入所有参与者的网络风险管理框架。
- 金融体系参与者的量子准备：提高内部意识并评估准备情况；规划迁移；执行实施。
公共部门的作用
- 中央银行在金融体系中发挥着关键作用，与各种实体有着密切的联系。鉴于这种基本作用，中央银行必须确保及时迁移到量子安全环境，以有效管理和减轻对公众的风险。
- 政府正在投资推进量子安全密码技术。这包括资助学术界和私营部门的研究，以及旨在开发新密码系统的合作项目。
- 中央银行社区已经进行了几项倡议，例如BIS创新枢纽的项目跳跃和美联储的网络安全和金融体系弹性报告。
