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06-18
慕尼黑工业大学 (TUM) 的研究人员设计并委托了一款旨在实现所谓的后量子密码学的芯片。
该ASIC的设计基于RISC-V技术，旨在展示其防止黑客利用量子计算机解密通信的能力。
除了利用协同设计技术实现基于Kyber的后量子检测之外，研究团队还在芯片中添加了硬件木马，以研究对这种“来自芯片工厂的恶意软件”的检测。
相关研究介绍发布在TUM网站上。
近年来，人们对未来使用量子计算机解密传统加密消息和数据的担忧不断增加。
最近，非常公开的黑客攻击不仅增加了应对现有威胁的压力，还增加了为量子计算机做好准备的压力。
2017年，NIST（美国国家标准与技术研究所）发起了后量子密码标准化工作，指出：“如果建造出大规模量子计算机，它们将能够破解目前使用的许多公钥密码系统。
”这将严重损害互联网。
其他地方数字通信的机密性和完整性。
后量子密码学，也称为抗量子密码学，旨在开发能够抵抗量子计算机和经典计算机，同时与现有通信协议和网络互操作的密码系统。
“该计划正在进行中。
TUM 研究人员表示，他们的芯片是第一个完全基于硬件/软件协同设计方法的后量子加密设备。
”因此，与完全基于软件解决方案的芯片相比，使用 Kyber（后量子）密码学（量子密码学最有前途的候选者之一）的加密速度提高了约 10 倍，使用的能量减少了约 8 倍，并且灵活性几乎相同。
领导这项工作的 TUM 研究员 Georg Sigl 表示。
该芯片还包含专门设计的硬件加速器，不仅支持基于格的后量子密码算法（例如 Kyber），还可以与 SIKE 算法一起使用，该算法需要该团队表示，他们的芯片执行算法的速度比仅使用基于软件的加密的芯片快 21 倍，“如果基于格的方法不再安全”，SIKE 将被视为有前途。
正如 TUM 文章中所述，“除了传统攻击的增加之外，另一个潜在威胁是硬件木马通常是根据公司规格在专门工厂中生产的。
”如果在制造阶段之前或期间对芯片进行设计，这可能会造成灾难性的后果，就像外部黑客一样，整个工厂可能会被关闭或生产机密被盗。
更重要的是：内置于硬件中的木马可以逃避后量子密码学的检测。
” GeorgSigl 教授表示，“我们对攻击者将如何使用硬件木马知之甚少。
为了制定保护措施，我们需要像攻击者一样思考，并尝试开发和隐藏我们自己的木马。
因此，在我们的后量子芯片中，我们开发并安装了四个硬件木马，每个木马的工作方式都完全不同。
在接下来的几个月里，慕尼黑工业大学将测试该芯片的加密能力、功能以及硬件木马的可检测性。
然后，芯片将在拍摄电路路径的复杂过程中受到损害。
该过程的目标是尝试 TUM 开发的新机器学习方法，即使在没有可用文档的情况下也可以重建芯片的精确功能。
“这些重建可以帮助检测执行情况。
”具有与芯片实际任务无关的功能的芯片组件可能已被偷偷内置到设计中。
“格奥尔格·西格尔教授说道。
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