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伯炎有話說：六大存疑拷問量子密碼的安全
隨著墨子號上天量子密碼熱遍了大江南北，許多單位都加入了量子密碼機製的研發，連一向不甘寂寞、凡事喜歡出頭的電商也沾上了量子密碼的光環。
量子密碼並不是用量子比特直接編碼明文產生密文，而是收發雙方(Alice和Bob)利用量子的不可複製性實行密鑰分配，隨後用此密鑰進行數學意義上的密碼算法。任何竊聽者(Eve)的被動監聽都能被Alice和Bob發現。典型的量子密鑰分配協議有BB84、B92和EPR等。其中EPR要用到量子糾纏，在工程上怎麼遠距離產生糾纏的量子對尚且不明，這裏我也不去猜測了。BB84協議被證明是安全的，量子們其實也沒有被經典意義上的“編碼”過，而隻是被強製為某種偏振態並定義為代表了經典比特的0或1。量子力學的簡單粗暴讓攻擊者看著量子幹瞪眼。
但是工程實踐中量子密鑰分配的密碼係統一定是安全的嗎?我想至少在以下六個方麵它是存疑的。
第一，如果利用量子分配了密鑰，而後用它執行經典(這裏用經典區分量子)密碼學的分組加密算法，那麼任何針對此分組加密的破解方法仍然可用於對這個“量子密鑰分配的密碼係統”的破解。
量子密鑰分配的優勢隻存在於密鑰分配過程的“絕對安全”，然而很多密碼學破解並不用獲得密鑰，經典密碼學利用公鑰機製分配密鑰至少目前也是實踐中安全的。量子密鑰分配的密碼係統隻有應用於一次一密才是完美的，可是量子密鑰成碼率約占量子比特總數的1/4使得密鑰一般被節約著用於分組加密。
第二，量子密鑰分配的工程真能再現量子信息理論的完備性嗎?
Alice和Bob發現Eve監聽是因為Eve動了他們之間的“那個”量子，但是假如Eve沒動呢?假如Alice傳給Bob的並不是一個一個單量子串，而是兩個一團、甚至三個一團的量子串呢?Eve隻監聽兩個量子中的一個、放走另一個給Bob能被發現嗎?怎麼保證Alice發送的是純淨的單量子串?我們可以做到隻激活一個量子飛出去嗎?能證明嗎?理論上要麼量子串是單一的純淨，要麼每個量子團糾纏在一起。
第三，假如Eve不是為了破解、而是專注於幹擾呢?
Eve隻是被動的監聽，達到讓Alice和Bob一直處於密鑰協商的狀態，卻無法傳送消息。這相當於DOS攻擊了。
第四，假如Eve主動介入通道中呢?
Alice和Bob的設備首先需要解決相互認證的問題，設備是通過物理安全還是自動化的認證協議來保護?這可能又回歸到經典密碼學領域了。Eve能充當中間人，分別和Alice和Bob建立量子通道嗎?Eve有可能替換了量子中繼器嗎?量子再強大，這些攻擊和量子也無關。
第五，Alice編碼量子偏振態的那串隨機數和量子無關，可以認為是一串控製用的經典比特。它的隨機性和經典密碼學的隨機數生成相當，越接近真隨機越好。
第六，假如整個量子通道是理論般完備的，那麼設備端就是防護的重點了，其中用到的芯片、軟件可以被植入後門嗎?
Eve不是在量子上煞費苦心，而是專注於當量子比特轉化為經典比特後的那些經典的攻擊了。
本文轉自d1net（轉載）
最後更新：2017-10-12 15:33:39