区块链产品需要使用后量子密码算法来提高安全性

金融机构将有兴趣保护它们的支付门户，以抵御未来量子计算能力的潜在威胁。有必要使信息系统具有“抗量子化”。量子抗衡分类帐是一种加密货币，它力求保持在安全和功能的最前沿。““量子密码学”，也称为“量子密钥分配”，将一个短共享密钥扩展为一个有效的无限共享流。有必要提高后量子密码学的效率。金融公司需要对后量子密码学有信心。软件公司将继续提高后量子密码学的可用性。当量子计算机出现时，区块链的安全性就会受到威胁。运行中的密码系统如DES、Triple DES、AES、RSA、hash-tree签名、Merkle–Hellman背包加密、Buchmann–Williams摘要加密、ECDSA、HFEv−等将在量子计算机上被打破。Shor算法是量子计算机离散对数算法，它打破了RSA、DSA和ECDSA的密码系统。

介绍

量子算法打败了经典计算机不仅是因为它们在更快的硬件上运行，而且还因为它们在量子机械数学需要较少的步骤。量子计算机是基于量子力学所描述的亚原子粒子的行为原理而工作的。量子力学是物理学中的一个分支，它关系到亚原子粒子，如电子。电子可以同时以多种不同的状态存在，这叫做叠加。Heisenberg不确定原理指出，一个量子系统对一个物体的动量和位置都有完全的了解。对动量的任何测量都会改变位置，因为观察状态的行为改变了它。电子可以是“纠缠”。变化到当一个人与另一个人的身体相距遥远时，他就会影响到另一个人。为了捕捉这些复杂性，量子力学用复数概率描述了亚原子粒子的状态。

Grover证明量子计算机可以解决一个电话本搜索问题的平方根成正比的电话簿条目数量O（√n）。量子计算已经产生影响的一个领域是加密。加密和保护交易的最广泛使用的技术依赖于快速查找大数的素因子的不可能性。量子计算机可以打破这种类型的加密。该算法降低了根对称密钥加密的安全因素。AES - 256将提供128位的安全。找到一个原像的一个256位的哈希函数只需要2128年时间。我们可以增加一个哈希函数的安全或AES两倍不是很繁重。

研究人员创下了迄今为止最大数字56153的量子分解新纪录，打破了2012年创下的143的记录。有必要使信息系统“量子点津抵抗者”第一个强大的加密协议原型显示通过以下方法降低了破坏过程的速度比使用的版本多21%椭圆曲线加密。新协议的数学运算基于多项式相乘，并加入一些随机噪声。1994年，Peter Shor开发了一个在多项式时间内运行的整数分解的量子算法。

在后量子安全领域，有一些即将推出的产品和解决方案，涉及到静止数据、过境数据、数据访问、业务流程、多方验证和多方授权。他们提出了解决中间人检测、量子安全加密、网络钓鱼抵抗、生物认证安全、责任和职责分离的算法和技术。静止数据可以被内部人或外部攻击者攻破。过境数据可以被恶意的内部人员和外部攻击者在网络上拦截和篡改。机密业务数据和个人识别信息是与传输中的数据相关的场景。关键任务数据不能通过使用简单的基于角色的访问和基于刚性角色的控件进行保护。数据治理需要在整个组织中得到实施。

后量子密码学

安全解决方案中的经典问题是对交易和数据进行加密、解密、签名和验证。在使用《2n操作的经典计算机上，攻击者试图拦截和窃取安全数据（如客户的信用卡号码和社会保障。使用量子计算机，攻击者有更高的处理能力和量子性像Shors这样的算法破解密码系统。后量程的目标密码设计师提高了算法的效率和可用性，构建了新算法的可用性。后量子加密设计师的目标是提高效率和可用性和构建usab增强基于后量子密码学的安全解决方案需要完整的混合系统和高速抗算法，而McEliece公钥加密、NTRU公钥加密和基于晶格的公钥加密系统还没有被量子算法打破。

后量子的重要类别密码系统基于哈希代码为基础，基于晶格的，多元二次方程和秘密密钥加密。它们可以同时抵抗量子计算机和经典计算机。这些系统可以与不同的通信协议和网络进行互操作。后量子密码学研究的目标是为了满足密码可用性和灵活性的要求，赢得安全专家的信任。

后量子方案

后量程方案保护机密性，并提供完整性、真实性和不可否认性。后量子方案相关的后量子密码术是椭圆曲线，晶格，同源，代码和哈希函数。格和基于编码算法需要稍微修改的NP -困难问题。他们的弱点是键大型矩阵。晶体结构为基础的加密系统是本次设立和双锂。

Kyber是一种使用代数数论的密钥封装机制。对于合理的安全参数，密钥大小大约为1kb。加密和解密时间在075的顺序女士 Kyber KEM似乎对后量子密钥交换有希望。Dilithium是一种数字签名方案，具有较好的性能。公钥大小在1kb和签名是2kb。计算签名所需的平均周期数平均约为200万，验证用了39万个周期。

同源是一个椭圆曲线函数，转换到另一个。他们使用一种diffie - hellman协议。Supersingular同源diffie - hellman计划使用密钥是同源的链和公钥曲线。同源遍历序列的椭圆曲线。该组织结构转型期间第一个曲线是反映在第二个isogneie。这类似于一群同态添加了一些处理几何结构。超奇异椭圆曲线与其他超奇异曲线之间的同源性是固定的。基于同源性的密码学的密钥大小非常小，公钥的密钥大小为330字节。

基于哈希的构造技术与良好的哈希函数有关。哈希签名使用输入到散列函数作为密钥，输出作为公钥。基于哈希的签名不是后量子密码体制，因为人们不能从散列中构建一个公钥加密方案。哈希签名没有空间效率。

Lamport Diffie一次签名系统信号消息生成统一的随机字符串并使用加密哈希函数计算比特。链接是签署多条消息的技术。签名者在签名消息中包括生成的公钥在下一条消息上签名。验证者检查签名消息和新公钥用于检查下一条消息的签名。n消息的签名由所有n - 1前签署消息。散列密码体制帮助保护后量子公钥签名系统。可考虑用于纠错密码算法的代码有Goppa、alternate、GRS、Gabidulin、Reed-Muller、代数、BCH和基于图的代码。

最有前途的是Mceliece公钥加密系统Goppa代码。Mceliece是基于解码未知的难题纠错代码。Goppa代码具有一种快速多项式时间译码算法。Goppa代码，家族的私钥生成矩阵的选择。生成矩阵是由可逆二进矩阵和置换矩阵构成的密钥空间。提出了Goppa码的不同族，如广义Reed-Solomon码、Gabidulin码和Reed Muller码。利用Goppa码的自同构群修改Pierre Loidreau。他没有增加公钥的大小。随着Goppa代码的数量呈指数级增长，其长度为代码和生成多项式度，对系统的结构化攻击将是艰难的渗透。工作因素袭击将成倍增长。

生成矩阵G的参数n，t生成G的维数和最小距离F上的码G的公钥密码系统D》=2t+1。S是k×k个随机二进制非奇异矩阵。P是一个n×n随机置换矩阵。SGP是由公钥矩阵Gpub k x n矩阵计算的。私钥是基于S，译码算法DG和P的置换矩阵。为了对消息进行加密，使用E（Gpub，t）函数，并使用D（S，DG，P）函数进行解密。

后量子签名链

Naor Yung签名链与对消息进行签名相关，该消息将具有公钥的散列以签署下一个签名。这将创建一个相关消息链。链的第一个节点的公钥用作创建哈希地址的长期公钥。验证一个长期公钥是为了检查它是否属于对应的签名链。更改以前创建的签名是很困难的，因为链接为签名方案提供了转发安全性。

链通过签署n个新的公钥散列而不是一个。这导致了一个签名树使前面的fork可以用于当前链断了。签名的验证在签名公钥散列随同它一起发送时发生。长期的签名地址σlt的元组一次签名和公钥散列。

σlt = （σots，pkh0，…，pkhb−1）

需要存储整个签名链，以使签名中以前的每个链接链条类可以查一下。许多算法依赖于具有密钥生成、签名和验证算法的签名链。

量子抗性区块链

区块链是记录与交易相关信息的分类帐。事务由块大小连续添加。在给定的时间段，块是使用哈希函数加密。没有公共许可的区块链网络允许中断集中式播放器。公共区块链确保了不可变的记录和事务的安全性。量子计算机可以打破散列签名使用肖尔的算法。需要一个后量程安全签名后量子方案区块链的安全性。

抗量子分类帐是cryptocurrency处于前沿，努力保持安全和功能。它的特点是量子防密码协议和一个自定义的证明的股份制。加密货币分类帐可以抵抗经典和量子计算攻击。它使用了基于哈希的抗量子性的数字签名。价值的分类提供了一种超安全的备份存储在发生突然推进量子计算的初始目标。the chain将在第一次迭代中提供少量的超安全事务，并保证使用寿命。

基于量子抗散列标签的签名树，如扩展的Merkel签名方案和低功耗的股份证明算法是用于量子抗差帐。扩展的Merkel签名使用一次性签名方案。这个计划标志着一个消息和一个键。一次签名 关键是习惯于签署两个不同的消息这样攻击者就可以生成一个有效的签名第三项信息你有过以前没签过。攻击者可以生成一个从未被批准的有效事务。一份可以使用不同的OTS每个消息的键。

量子安全签名方案与。。.结合基于散列的签名Naor方案容链锁紧装置锁链。扩展Naor Yung签名方案有分组链事务块的密钥生成、签名和验证算法。整个链条是储存于区块链和查找一个有根的公钥很容易。哈希链受到影响a. 与有限数量的链接有关的限制这需要系统在耗尽时重新初始化。传统的哈希链需要用可重新初始化的哈希链替换。可再初始化哈希链有财产如果链接被耗尽。它可以安全地重新初始化为以不可抵赖的方式产生另一个哈希链。这一进程可以无限期地继续产生无限长散列链。因此，无限数量的有限长度散列链系在一起。

结论

后量子密码体制正迎头赶上，四种类型的密码体制椭圆曲线、格点、同基因组和散列签名正引起学术界和NIST的广泛关注。使用Goppa码的McEliece是一种可靠的密码系统。使用Shor算法变体，量子计算机支持区块链的安全性。量子密码可以保护分组链和事务。使用后量子密码术的量子密钥分发有助于保护分组链。区块链社区正在积极寻求创新技术来解决量子计算的进程能力。