后量子密码学（PQC）标准在8月13日正式发布，成为全球瞩目的焦点，因为这次推出的3项新标准是为未来而准备，也就是为日后量子破密威胁所设计，如今美国国家标准暨技术研究院（NIST）首度宣布推出的是FIPS 203、FIPS 204、FIPS 205，接下来还有第4个标准将在年底出炉。

回顾PQC标准的制定，总共历经8年时间，最早从2016年美国NIST就开始举行PQC密码学竞赛，当时收到来自25个国家的82个提交算法，之后进行了3轮淘汰赛，直到2022年先选出4个候选算法，也就是CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium 、 FALCON、SPHINCS+。目的就是选出可抵御量子破密威胁的数学问题，以保护现在与未来的安全。

不过，首批候选算法在进入标准化进程后，有学者发表论文质疑一项数学方法，还好后来相关问题厘清。在今年初，一篇由北京清华大学陈一镭撰写的论文发表在ArXiv网站，声称基于网格密码学（Lattice-based）的算法实际上并无法对抗量子破密，由于首批4个候选算法中，就有3个是基于网格密码学，因此引起PQC学者相当大的关注，之后一周内有人发现其论文中的论点有一个缺陷，才消除这方面的疑虑。这也显示，很多人持续在试图破解这些算法，但只要越经得起考验，也就越会安全。

FIPS 203作为通用加密的主要标准，FIPS 204作为数位签章的主要标准

历经多年的发展，这些PQC加密方案终于在本周完成标准化进程，并且有3项PQC标准正式出炉，NIST也公开了更多关于新标准的细节。

NIST表示，虽然自草案版本以来，这些标准没有实质上的改变，但NIST现在更改了这些算法的名称，以指定最终标准使用的版本。具体而言，这次公布的联邦信息处理标准（FIPS）包括：

●FIPS-203 （ML-KEM）
●FIPS-204 （ML-DSA）
●FIPS-205 （SLH-DSA）

基本上，这些加密新标准可分成两大应用面，一是通用加密（General encryption），用于保护在公共网络上交换的信息，一是保护数位签章（Protecting digital signatures），用于身分认证。

在通用加密方面，以FIPS 203为主要标准，这项标准是基于CRYSTALS-Kyber算法而来，现已重命名为ML-KEM，代表Module-Lattice-Based的密钥封装机制（Key-Encapsulation Mechanism）。这项标准的优势在于属于相对小型的加密密钥，可方便交换且运行快速。

在数位签章方面，以FIPS 204为主要标准，此标准使用CRYSTALS-Dilithium算法，现已更名为ML-DSA，代表Module-Lattice-Based的数位签章算法。

此外，FIPS 205也是为数位签章设计的标准，这项标准使用Sphincs+算法，现已更名为SLH-DSA，代表Stateless Hash-Based的数位签章算法。由于这项标准使用了与ML-DSA不同的数学方法，若是ML-DSA被发现有漏洞时，将可作为备用方法使用。

PQC标准还在持续发展，FIPS 206预计在年底发布

后续还有哪些重要发展？NIST表示，他们还有FIPS 206会在稍晚发布，估计是2024年底，此项标准是使用FALCON算法，并会更名为FN-DSA。

而且，PQC标准的评选也尚未结束，NIST还在继续评估其他两组算法，希望这些算法能成为备用的标准，以持续确保我们的安全。

其中一组是通用加密类型，将选出不同于ML-KEM的数学方法，预计从3个算法中选出1到2个。

另一组是数位签章类型，主要是NIST希望促进数位签章组合多样化，因此在2022年再次公开征求额外的算法，并已开始对其进行评估，预计将从15个算法选出下一轮的名单，继续进行测试、评估与分析。

不过，在关注PQC标准发展之余，NIST提醒大家，没有必要等待未来的标准，现在就可以开始使用这3项新标准，立即为应对量子破密的潜在威胁做好准备。

全面转换需要时间，NIST呼吁现在就可以使用这3个PQC标准

NIST强调，随着量子运算技术的快速进步，一些专家已经预测，能够破解当前加密方法的设备可能在十年内问世，这将对个人、组织，甚至整个国家的安全与隐私构成威胁。

因此，负责PQC标准化项目的NIST数学家Dustin Moody表示，NIST鼓励各界尽早开始转换至这些新标准，并将其整合到现有系统中，因为全面转换的过程将需要一定的时间。

美国商务部标准暨技术副部长兼NIST院长Laurie E. Locascio也指出，量子运算技术有潜力帮助解决许多社会难题，而这些新标准则展示了NIST在推动技术进步的同时，致力于维护我们安全的承诺。

事实上，台湾也很重视这方面的发展，例如3个月前有新的行动，当时台湾后量子资安产业联盟宣布成立，不仅希望加速我国后量子资安产业的发展，更重要是要确保台湾具有后量子密码准备能力。

但还需要有更多企业组织意识到，公钥密码系统的全面升级与转换已成为不可避免的趋势。因为过去NIST与PQC专家就曾指出，目前互联网上传输的所有数据，包括银行交易、医疗纪录以及加密通信，都是通过RSA等加密算法来保护。尽管现今的超级电脑几乎无法破解这些算法，但随着量子电脑的快速发展，现有的RSA公钥加密系统将面临严重威胁，因此我们必须及早做好准备。

如今，随着新一代PQC标准的问世，尽快开始过渡到新标准将是重点。而在NIST提供的资源中，也说明可参考国家网络安全卓越中心（NCCoE）之前就针对PQC迁徙所设立的专门页面，当中已经提供相关资源与指引。