全球首個量子計算安全的磁帶驅動器
責編：gltian ｜2019-08-30 17:48:1010 個月前，位于瑞士的 IBM Research 和在美國亞利桑那州圖森市的 IBM 磁帶開發人員組成了研究團隊，試圖打造前所未有的東西來解決未來十年甚至更久都不會出現的一種風險。熱愛迎接挑戰正是這些科學家的天性。
這種風險來自量子優勢，出現在量子計算機執行某些特定計算遠比經典電子計算機快的時候。這些研究人員面臨的挑戰就是要開發出量子計算安全的磁帶驅動器，因為以當前的量子計算發展速度，現今用于保護數據的非對稱加密方法失效幾乎是可以預見的。
為量子世界做好網絡安全準備
量子計算是一種新興計算形式，利用量子力學現象解決經典計算機無法解決的特定問題。當量子計算機超越當今經典計算機時，量子優勢即會顯現，可推動化學、生物信息學和人工智能等領域產生飛躍性發展，但同時，信息安全也會受到威脅。
先進的存儲技術，比如磁帶驅動器，采用對稱和非對稱加密確保所存數據的安全。然而，在未來，當今非對稱加密技術的安全極有可能被量子計算的發展打破。
新 IBM 量子計算安全磁帶驅動器原型機基于先進的 IBM TS1160 磁帶驅動器。
以量子計算當前的發展速度，非對稱加密預計在未來 10-30 年里告破。盡管看起來還是相當遙遠的未來，但磁帶系統通常很多年前就被用來存檔數據了，所以必須從現在就開始實現量子計算安全的解決方案，為客戶提供足夠的時間在數據陷入危機之前遷移到該新技術。
讓磁帶能夠抵御量子計算的沖擊
為準備抵御量子計算機即將給數據安全帶來的沖擊，IBM Research 早已展開抗量子計算的加密算法研究。
這些算法基于格密碼 (Lattice Cryptography)。格密碼與自上世紀八十年代起就在研究的一系列數學問題相關，能抗住包括經典和量子在內的任何算法攻擊。
CRYSTALS 基于 1980 年代就開始研究的一組數學問題的難度，至今未被任何算法攻擊破解。
IBM 研究人員與法國里昂高等師范學院、德國波鴻魯爾大學、荷蘭國家數學與計算機科學研究中心及荷蘭拉德堡德大學等幾家學術機構和商業伙伴協作，開發出了兩種抗量子加密原語：Kyber 安全密鑰封裝機制和 Dilithium 安全數字簽名算法。這兩種算法構成了 IBM 研究人員所稱的 “CRYSTALS”：代數格加密套件。
兩種算法都入選了美國國家標準與技術局 (NIST) 后量子密碼 (PQC) 標準化過程第二輪候選，于 2019 年 8 月 22 日至 24 日在圣芭芭拉大學舉行的第二次 PQC 標準化會議上討論。
IBM 新鮮出爐的量子計算安全磁帶驅動器原型，基于先進的 IBM TS1160 磁帶驅動器，在 AES-256 對稱加密基礎上結合了 Kyber 和 Dilithium，堪稱全球首款量子計算安全的磁帶驅動器。兩種新算法作為該磁帶驅動器固件的一部分加以實現，可以現有磁帶驅動器固件升級的形式向客戶提供，也可以做進新型磁帶驅動器的固件中。
磁帶一直以來都是存儲安全的主流技術，也是保護和保存數據的基本技術。IBM 磁帶驅動器是首先提供內置加密的存儲技術，從 TS1120 企業磁帶驅動器開始就提供了。
另外，磁帶上存儲的數據與外部世界存在天然的物理隔離，不將磁帶掛載到磁帶驅動器上是無法讀取或修改其上存儲的數據的，相當于多了一層額外的安全保護層。磁帶系統的安全性與可靠性，加之非常低廉的擁有成本，令磁帶成為云端存檔數據和在商業及科學數據中心存儲數據的首選。
量子計算安全磁帶加密技術的開發，使 IBM 磁帶沿襲了在安全及加密上的磁帶領導地位，重申了其對這一現代存儲基礎設施關鍵部分的長期承諾。
Kyber：
https://pq-crystals.org/kyber/index.shtml
Dilithium：
https://pq-crystals.org/dilithium/index.shtml
CRYSTALS：