Quantum1Net後量子時代的密碼科技

買賣虛擬貨幣

RSA(公鑰加密演算法)的使用已步入第 40 個年頭。雖然它有效保障了因特網及數碼通訊的安全性,但如今,在摩爾定律的快速發展與量子計算的誕生的情況下,已越來越趨於弱勢。駭客們投入了大量的資源以潰敗 RSA 及其他加密方法。


量子計算的誕生與成熟為在不就的將來瓦解 RSA 及其他各種加密方式提供了可能性。傳統電腦使用二進位制位,資料用 0 和 1 兩個數碼錶示。這些由 0 和 1 組成的字串創造了所有的資料,而位元組的本質卻決定了每次只能進行一次計算。然而,如果運用量子計算,每一個量子位元組(稱為量子位)可以在同一時間既為 0 又為 1。這一區別意味著量子計算器可以儲存遠超於傳統電腦的資料,並且可以在每秒鐘內完成更為大量的計算以被完美地運用於密碼破解。


此刻,當量子計算的技術即將就要突破技術壁壘,攻破現有的傳統加密術的時候,我們必須立即採取行動了。一旦 RSA 被擊潰,以任務主導的應用軟體例如 HTTPS,借記卡貸記卡作業系統,以及政府的系統都將即刻面臨巨大威脅。這樣一場由駭客帶來的混亂將會使我們日常生活的社會秩序與經濟秩序陷入災難。


因此,我們設立這個名為 Quatum1Net 的以量子技術為基礎的安全的資料傳輸平臺。利用量子計算技術,我們將提供極具安全及複雜性的加密生成方法以確保不受任何傳統密碼破解的威脅。我們期待量子計算在未來的加密技術中發揮重大作用。


為助力於此項平臺,Quantum1Net 現正發行兩種:於 2018 年 2 月發行可轉換的不加密銀幣,以及於 2018 年 7 月限量發行量子加密金幣。銀幣持有者可折價將他們所持有的銀幣進行轉換。金幣以及 Quantum1Net 平臺將於 2019 年 1 月全部開發完畢。


RSA 加密術的終結

在過去的四十年中,電子通訊一直受人們熟知的名為 RSA 的加密系統保護。RSA 是以其三位開發者羅納德.李維斯特,阿迪.薩莫爾和倫納德.阿德曼,的姓氏首字母命名的加密法。該加密法得以實施是因為破解大量資料是件非常困難的事情。以現有的傳統計算的技術,尚無法實現如此大量的資料生成及破解活動。

2009 年的一項研究證明了這一難度之大。研究者發現一個 768 位元組(232 數碼)的數字需要上百臺電腦花費近乎兩年的時間破解。而一個 1024 位元組的 RSA 金鑰,也就是我們現正使用的位元組最少的 RSA 金鑰,則更需花費千倍以上的時間破解。

考慮到如此大量的資源佔用,想要破解 RSA 金鑰其實是根本不實際的。而正是這個破解難題,讓 RSA 演算法在被使用了 40 年後仍然屹立不倒。相對於追求速度的駭客們,破解RSA 是一個過於漫長且耗資巨大的過程。

然而,當 RSA 的安全性仍依靠傳統計算限制而維持著,科技卻在飛速發展,量子計算的出現更是引發了創造新的加密技術的迫切需要。即便是破解強度最大的 RSA 金鑰,透過量子計算來實現所需的資源及時間都將成倍減少。量子計演算法在誕生之初,就已經對 RSA加密法開始產生威脅了。


NSA與量子計算 量子計算已吸引了美國首要間諜部門的高度關注。2014 年,美國中情局前僱員斯諾登洩露的檔案中顯示,相關部門正斥資八千萬美金開展一項旨在研發一臺用於破譯密碼的量子計算機的專案。NSA(美國國家安全域性)希望透過此臺機器極大提高美國的數碼間諜的能力。 資料並未披露 NSA 是否有取得實質性進展與突破,但卻顯示 NSA 保持著與許多世界領先的量子實驗室的合作聯絡。沒有人知道他們到底進展到什麼程度,取得什麼成就。 2016 年,在一份針對服務於敏感資料相關的工作人員的問卷調查中提到了潛在的風險。“對於量子計算的研究越來越密集,所取得進展足以使 NSA 即刻行動起來”3。至於要採取何種行動,NSA 自身也未必明確。但它承認沒有任何加密方法能抵禦量子計算機解碼技術,所以只能象徵性推薦“被認為能夠抵禦量子計算計解碼”的計算系統。 換句話說,NSA 與其他任何行業一樣,完全沒有準備好面對後量子時代帶來的巨大變遷。因此,一場開發出新的加密技術的賽跑已經開始。麻省理工學院的技術報告指出,破譯我們現正使用的密碼需要花費一臺量子計算計成千上百的量子位。而我們現正能製造的量子計算計僅能搭載 2000 個量子位。所以,還有時間。 幸運的是,一種新的,可以庇護我們免於遭受基於 RSA 加密方式的攻擊,的方法現已經由 Quantum1Net 與量子加密金鑰的應運而生。
量子加密金鑰 量子加密金鑰生成器是 Quantum1Net 的核心技術。首先,在 RSA 加密方法中,金鑰是透過生成源於一串無序的隨機數字,解碼亦如此。但有一核心問題是,金鑰的生成其實是偽隨機性的(通常又稱為 PRNGs),因此一個 RSA 金鑰也是偽隨機性的。有測試表明 PRNGs展示出的所謂的“隨機數字”其實是可能重複出現的。這表明,只要有足夠量的資料庫,資料生成是可以被預測的。所以,PRNGs 並非真正隨機。 然而,不同於此,Quantum1Net 的技術是基於量子加密金鑰生成(QEKG)。由於量子計算計本身的特質,金鑰選取的數字串不跟從任何模式,因此是無法被預測的。 下面的圖示,顯示了我們在 50,000 次時間內對基數為 20,000 位元組的 PRNG 和 GEKG 進行同種測試的結果。測試表明,如果使用 PRGN,在完成了將近 10,000 次的時候已經明顯可以預測資料生成。而如果使用 QEKG,情況則完全不同。請注意看圖示下部的分隔較遠的點。不同於 PRNG,在 QEKG 的圖示裡點的分佈並沒有明顯的規律。



模擬金鑰生成, 50,000 樣本,20,000 位元組長度,左圖由 PRNG 生成,右圖由 QEKG 實驗原型.

僅由一臺一個量子位的量子觀測儀器就可以完成上述測試。因此無需大型(且昂貴)的量子計算計即可生成量子密碼金鑰。我們運用量子纏繞技術來生成大量相互關聯的無序數字,繼而再連結其中兩個或多個組合即可生成唯一的數字串。雖然關於這一應用的更多討論並不涵蓋在此份報告中,但這足以確保隨機的數字確實是真正隨機無序的。

限於 PRGNs 趨於模式化的特質,量子計算計不僅可以攻擊 RSA,還可以侵入其他公共-金鑰運演算法則比如 Diffie-Hellman,運通舒爾演算法的橢圓曲線密碼體制,或其他衍生體制。由於 QEKG 金鑰是透過非演算法手段生成的,所以這樣的生成系統是堅不可破的。

因此,為促使有這樣一個使用 QEKG 生成法的可操作的系統的產生,行動已迫在眉睫,而這也正是 Quantum1Net 現正努力的目標。



Quantum1Net 原理模型

Quantum1Net 的實驗模型是量子隨機數字生成器。自 2014 年,該臺生成器就開始被著手研發。生成器的原型始於一架一個量子位的用來探測光子及進行時數轉換以獲得完全隨機數字的量子光學儀器。儀器包含一個糾纏光子源,線性光學元素,讓量子系統達到理想狀態。該儀器發展出兩套分別能生成 4 個和 6 個元素的配置系統。而時數轉換器產生了臨時的數列,這一數列中可以根據加密或解密的需要形成隨機數字或加密金鑰。

運用量子計演算法,並結合加密金鑰及細胞自動機,為交易資料(文字或二進位制碼)加密之後,資料將完全不受例如舒爾運算破解法這類對 RSA 一擊即破的破解法的干擾。 Quantum1Net 金鑰生成器的量子特質確保了金鑰設定的計算成本相當低。


Quantum1Net 代幣

在 Quantum1Net 專案中,虛擬貨幣發售起著決定性作用。在啟動階段,我們認為與其讓我們的代幣購買者等待,不如採用一旦代幣首發結束,就隨即發售可轉換代幣的方式。如之前所述,先期的代幣籌資為研發提供堅實的支援,而二期的代幣發售,因其授信於量子加密技術的支援,將驗證性地展示 Quantum1Net 的技術理念 。


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更多專案介紹:http://www.qukuaiwang.com.cn/news/xiangmu

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