SDN 网络中 TLS 的抗量子集成
量子物理
2025-02-25 v1
摘要
Shor 算法利用量子计算机高效解决因式分解和离散对数问题，危及当今使用的所有公钥方案。这些方案依赖于其计算复杂性的假设，而量子计算机可以轻易绕过这些假设。解决方案必须来自新算法——称为后量子密码学（PQC）——或来自新方法，如量子密钥分发（QKD）。前者复制了经典公钥算法的计算安全思想，而后者则利用自然界的量子特性，这也带来了数学安全性证明，有可能提供信息论安全。为了在未来保护数据安全，我们必须采用这些范式。随着量子计算发展的速度，在未来十年内向抗量子密码学的过渡至关重要。延迟可能会使长期机密数据暴露，因为当前的加密可能会在其价值到期之前被破解。然而，这种转变必须在采用新技术与维护已验证系统之间取得平衡，以抵御当前和未来的威胁。在这项工作中，我们选择了最广泛使用的协议之一——传输层安全协议（Transport Layer Security, TLS）作为基础，以适合在软件定义网络（Software-Defined Networking, SDN）中广泛采用的方式，将经典、量子和后量子密码学进行混合。SDN 是用于部署量子-经典集成网络的最灵活的网络范式。为此，我们使用了 QKD 密钥提取和 SDN 集成的标准。所提出的实现基于最新版本的 TLS，并展示了高级功能，如跨大型 QKD 网络的密钥重协商和密钥传输，同时通过使用密码套件支持密码敏捷性并保持向后兼容性。该方法的性能已通过部署的生产基础设施得到验证。
引用
@article{arxiv.2502.17202,
title = {Quantum-Safe integration of TLS in SDN networks},
author = {Jaime S. Buruaga and Ruben B. Méndez and Juan P. Brito and Vicente Martin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.17202},
year = {2025}
}