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网络安全技术发展趋势( 二 )

网络安全


2021年全球威胁态势预测表明 ， 人工智能技术未来将大量应用在类似的蜂群网络中 ， 可使用数百万个互连的设备集群来同步识别并应对不同的攻击媒介 ， 进而利用自我学习能力 ， 以前所未有的规模对脆弱系统实施自主攻击 。这种蜂巢僵尸集群可进行智能协同 ， 根据群体情报自主决策采取行动 ， 无需僵尸网络的控制端来发出命令；无中心的自主智能协同技术 ， 使得僵尸网络规模可突破命令控制通道的限制而成倍增长 ， 显著扩大了同时攻击多个目标的能力 。人工智能赋能的规模化、自主化主动攻击 ， 向传统的僵尸网络对抗提出了全新挑战 ， 催生了新型网络空间安全威胁 。
量子技术为网络空间安全技术的发展注入新动力
目前 ， 应对量子威胁的方法主要集中在发展量子密码和后量子密码这两方面 。量子密码为提升信息安全保障能力提供了新思路 。量子计算对传统加密措施的影响源于其独特的量子特性 ， 如果发挥其正面功能 ， 将这些特性用于构造信息加密算法 ， 量子计算所带来的威胁或许能轻松应对 ， 这种基于量子力学原理保障信息安全的技术便是量子密码（Quantum Cryptography） 。1984 年 Charles Bennett 和 Gilles Brassard 提出了一个密钥分发协议（BB84 协议） ， 该协议为解决密码学中的密钥协商问题提供了一种全新的思路 ， 其安全性建立在这样的量子理论上：量子比特在传输过程中无法被准确复制 ， 并且对发送量子态和接收量子态的比较 ， 可以发现传输过程中是否存在的截取―测量等窃听行为 ， 进而能够实现所谓的信息论意义上的安全 。量子密钥分发（QKD）作为量子密码技术中目前最接近产业应用的一个方向 ， 备受各方关注 。在产品开发方面 ， 瑞士 ID Quantique ， 东芝欧洲研究院 ， 以及我国的国科量子、科大国盾、安徽问天等公司已有量子密钥分发的相关产品问市 。在战略层面 ， 2019 年 7月欧盟 10 国签署量子通信基础设施（QCI）声明 ， 探讨未来十年在欧洲范围内将量子信息技术整合到传统通信基础设施中 ， 以确保加密通信系统免受网络安全威胁 。2020 年 6 月 ， 以色列成立量子通信联盟 ， 重点研发改进量子密码技术 ， 并降低实现成本 。2021年 ， 日、韩等国也相应公布了战略文件 ， 并在 ITU-T 等标准开发平台上开展标准化工作 。
另一方面 ， 后量子密码是缓解量子威胁的重要手段 。对于后量子密码（PQC）算法 ， 是指那些在大规模量子计算机出现后仍保持计算安全的密码算法 。这些算法的构造没有采用量子力学的物理特性 ， 而是延续传统主流的计算上的可证安全研究方法 。目前 ， 后量子算法的研究重点是构造解决公钥加密（密钥建立）和签名问题的非对称算法 ， 主要包括基于格、编码、多变量多项式以及 Hash 函数等相关困难问题构造的密码算法 。这些问题已在传统密码学领域发展多年 ， 其抵抗量子攻击的复杂度假设是支撑后量子算法安全的基础 。目前还未出现兼顾安全性和效率的 PQC 算法 ， 但是由于形式上 PQC 的部署主要涉及算法模块的替换 ， 相比 QKD 技术更为简单实用 ， 这种解决方案目前承载着更多期望 。不过 ， PQC 的局限性也很突出 。例如 ， PQC 算法模块仍不可避免地存在侧信道泄露问题；其次 ， 由于无法排除未来出现的量子攻击算法能进一步削弱基础数学问题的困难性 ， 导致 PQC 无法实现长期安全目标 ， 不便用于特殊的保密场合 。这点对对称算法仍然适用 。通常认为根据 Grover 算法的搜索复杂性将密钥长度增加一倍即可抵抗量子攻击 ， 但这种理解不一定正确 。尽管理论上不存在超越平方加速的非结构化搜索算法 ， 但不排除后续仍会出现更好的根据对称算法结构性缺陷的量子破解算法 。因此 ， 增大密钥长度实现分组算法安全性的做法只能是权宜之计 。在实际应用中选择结合后量子算法和 QKD 技术来实现长期安全目标的做法比较可取 ， 这点与欧洲标准组织ETSI 的策略一致 。
“弹性太空”引领太空技术发展方向
美国军方和智库一致认为 ， 美军当前几乎所有的作战系统（包括：定位、导航、授时、侦察监视、测绘遥感、通信传输等）都高度依赖太空资源的关键支撑 ， 随着中俄不断发展激光、地基、在轨、电子与网络等反卫星武器 ， 现有太空体系高度脆弱并面临关键威胁和严峻挑战 ， 亟需发展致命性、弹性、有威慑力又低成本的军事太空能力 。“弹性太空”概念随着美国太空战略调整不断丰富完善 。2019年7月 ， 美国太空发展局发布《下一代太空体系架构》 ， 认为在大国竞争时代 ， “弹性、灵活性、敏捷性”是美国太空军事化的发展趋势 ， 弹性太空是一个新方向 。2021年4月 ， 美国智库“大西洋委员会”与斯考克罗夫特战略与安全中心共同发布《太空安全的未来：未来30的美国战略》研究报告 ， 报告建议美国优先发展“作战响应空间技术群、在轨服务技术群、新兴防御技术群”等能够提升未来太空体系弹性的关键技术 。


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