在几分钟甚至几秒钟内破解当前使用的RSA和ECC密钥,而经典计算机可能需要数百万年。这种攻击将直接威胁到所有依赖这些公钥算法进行密钥交换、数字签名和身份认证的系统,包括SSL/TLS协议(用于HTTPS)、VPN、数字证书以及许多加密通信应用,如WhatsApp在密钥协商阶段可能使用的公钥加密部分。
Grover 算法对对称加密的威胁
Grover算法是另一种重要的量子算法,它对对称加密算法的威胁与Shor算法有所不同。对称加密算法,如高级加密标准(AES),其安全性依赖于密钥的长度。破解对称加密通常需要进行穷举搜索,即尝试所有可能的密钥组合,直到找到正确的密钥。对于一个n比特的密钥,经典计算机平均需要$2^{n-1}次尝试才能找到密钥。Grover算法能够将这种搜索过程的效率提高到平方根级别,这意味着它可以在大约2^{n/2}次尝试中找到密钥。举例来说,如果一个对称加密算法使用128位的密钥,经典计算机需要大约2^{127}次操作才能破解,而Grover算法则需要大约2^{64}次操作。虽然2^{64}仍然是一个巨大的数字,但与2^{127}$相比,所需时间大大缩短。为了应对Grover算法的威胁,对称密钥的长度需要加倍。例如,如果当前使用128位的AES密钥,为了在量子时代保持相同的安全级别,可能需要升级到256位的AES密钥。虽然Grover算法的威胁不如Shor算法那样具有“毁灭性”,但它仍然要求我们重新评估和调整对称加密算法的密钥长度,以确保未来的安全性。
WhatsApp 加密面临的量子威胁分析
WhatsApp的加密体系主要基于Signal协议,该协议在密钥协商阶段可能使用 比利时ws球迷 椭圆曲线Diffie-Hellman(ECDH)进行密钥交换,并在消息加密阶段使用AES-256等对称加密算法。Shor算法对ECDH构成了直接威胁,因为ECDH的安全性依赖于椭圆曲线离散对数问题的难度,而Shor算法可以高效地解决这个问题。一旦量子计算机能够运行Shor算法,攻击者就可以通过窃听WhatsApp的密钥协商过程,并利用Shor算法破解ECDH密钥,从而获取会话密钥,进而解密所有通过该会话密钥加密的消息。这将彻底破坏WhatsApp的端到端加密承诺。另一方面,Grover算法对AES-256等对称加密算法的威胁相对较小,但并非不存在。Grover算法可以将破解AES-256所需的操作次数从2
255
减少到2
128
减少到2^{128}减少到2^{128}。虽然$2^{128}$仍然是天文数字,但考虑到未来量子计算机的计算能力和速度,这可能意味着需要更长的对称密钥来维持相同的安全级别。此外,WhatsApp本地数据库的AES-256加密也面临Grover算法的潜在威胁。因此,量子计算对WhatsApp加密的威胁是多方面的,既有对公钥基础设施的直接颠覆,也有对对称加密效率的削弱。