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何謂量子安全證書及混合證書？
量子運算對RSA與ECC加密構成根本性威脅，因此後量子密碼學（PQC）不可或缺。本文將介紹量子安全證書、NIST最新發布的PQC標準，以及融合傳統算法與量子安全算法、以實現更平滑過渡的混合證書。您將了解企業現時可透過自動化、測試及密碼敏捷性做好哪些準備。
量子運算是現代數碼生態系統中最具顛覆性的技術變革之一。它將改變我們所知的運算模式，突破傳統運算長期存在的限制，開啟全新的創新時代。
這些進展將在人工智能、物聯網（IoT）等廣泛領域帶來振奮的新機遇，但也存在明確的負面影響：量子運算的優勢將伴隨重大安全挑戰，包括對加密與認證現狀的巨大衝擊。現時保護絕大多數數碼通訊的RSA、ECC等算法，日後將被量子系統輕易破解。
後量子密碼學（PQC）為應對這些新興威脅提供了主動方案，但許多企業仍將其視為未來才需要關注的議題，而非當下的優先事項。不過這種認知正快速轉變。現時正是機構開始制定PQC應用策略與路線圖的時機，具體工作包括評估標準、在受控環境中開展測試，以及規劃未來的遷移路徑。
為何量子運算會破解傳統密碼學
傳統密碼學依賴少數經過實踐驗證的算法，直到不久前，這些算法透過利用運算複雜度有效保護了敏感數據。RSA（Rivest–Shamir–Adleman）和ECC（橢圓曲線密碼學）等方案在過去數十年間為用戶和機構提供了良好的保護，當時人們的普遍假設是，分解大素數所需的運算能力過高，威脅行為者根本無法突破。
量子電腦能夠解決經典系統無法高效處理的問題，從而打破了這一局面。最知名的量子算法之一——Shor算法分解大數的速度比經典方法快指數級，可快速破解RSA和ECC加密。若不採用強度更高的抗量子算法，這一變化將危及數碼安全的未來。
後量子密碼學的迫切性
量子運算時間線 表明後量子時代並不像看上去那麼遙遠。美國國家標準與技術研究院（NIST）已經為淘汰部分傳統加密算法、遷移至PQC設定了嚴格的截止期限：相關工作必須在2030年前完成。該時間規劃包含逐步淘汰RSA-2048和ECC-256的安排，預計到2035年將全面禁止這兩類算法的使用。
以下方面的擔憂進一步加劇了這種迫切感：先收集、後解密（HNDL） 攻擊，即惡意行為者現時可能已經在收集加密信息，意圖在量子系統普及後解密這些數據。這意味着存在漏洞的數據可能會被追溯泄露，即便目前尚未察覺到數據已遭入侵。
威脅行為者正積極為量子技術的迭代做準備，遲遲未開展規劃的機構將面臨落後風險。為掌握主動，企業應當現時就開始測試後量子密碼解決方案，哪怕最終標準尚未全面落地。
甚麼是抗量子證書？
若數碼證書支援專為抵禦量子電腦攻擊而設計的後量子算法，即可被認定為抗量子。
已經定稿的PQC算法有哪些？
部分PQC算法具備在我們邁入量子時代的過程中持續保障數碼通訊安全的潛力。NIST已敲定以下後量子加密標準:
FIPS-203：該標準基於模塊格密鑰封裝機制（ML-KEM），可用於生成安全的數據加密密鑰。其安全基礎是模塊帶錯學習問題，能夠抵禦量子攻擊。FIPS 203包含ML-KEM-512、ML-KEM-768和ML-KEM-1024三個參數集，參數值越高，安全強度越高，但同時會帶來性能下降、密鑰長度增加的代價。
FIPS-204：該標準採用模塊格數碼簽名算法（ML-DSA），這是一套用於生成和驗證數碼簽名的算法套件。FIPS-204使用基於格的密碼技術，保障數碼簽名可抵禦量子計算攻擊。
FIPS-205：該標準同樣用於保障數碼簽名安全，基於無狀態哈希數碼簽名算法（SLH-DSA）。這種基於哈希的方案為FIPS-204中的基於格方法提供了另一種抵禦量子計算威脅的數學路徑。
甚麼是混合證書？
混合證書是為了降低向後量子密碼遷移的難度而提出的一種解決方案。它目前還不是成熟可部署的技術，只是密碼學界正在討論的一種潛在實現路徑。
混合證書的設計理念是在滿足當前加密與認證需求的同時，幫助機構為量子時代的實際到來做好準備。這種特殊類型的證書會在單張證書中同時包含傳統算法和後量子算法。每張混合證書都會包含兩個公鑰和兩個簽名：一個使用RSA或ECC等傳統算法，另一個使用抗量子算法，以此兼顧兼容性與抗風險能力。
這一潛在解決方案的目標是在保持與現有系統兼容性的前提下，實現向PQC的平滑遷移。
混合證書的工作原理是甚麼？
混合證書的價值主要來源於X.509 標準，該標準明確了公鑰證書格式，並涉及接口描述語言抽象語法標記一（ASN.1）。長期以來，X.509 標準一直是 SSL/TLS 證書的核心組成部分——而混合證書將擴展這種傳統格式，使其能夠同時納入面向未來的 PQC 密鑰與簽名。
借助混合證書，非關鍵擴展字段可存儲 PQC 相關內容，例如抗量子公鑰和抗量子數碼簽名。由於兼容舊系統暫時不需要這些元素，RSA、ECC 等經典算法仍可正常使用，舊系統在現階段會直接忽略 PQC 相關內容。與此同時，支援 PQC 的系統可識別並驗證其中的後量子組件，隨着新標準支援能力的逐步完善，實現平滑的遷移路徑。
本質上，這種雙重方案構成了向後兼容的基礎：既能發揮當前經典密碼學的優勢，又能提供未來將凸顯價值的防護層。
使用混合證書的優勢
若獲得應用，混合證書可提供諸多優勢，是應對當前及未來安全挑戰的極具潛力的可選方案，其優勢包括：
互操作性：通過同時支援舊系統和面向 PQC 的系統，混合證書可實現更高水平的互操作性，這是其他類型證書無法做到的。這意味着在遷移階段，當前客戶端和下一代客戶端均可驗證同一張證書。
密碼敏捷性：為在急速變化的數碼環境中維持完整的安全防護能力，機構需要在不中斷業務的前提下快速切換算法。混合數碼證書正是為實現這個目標而設，從而推動業界廣泛倡導的 密碼敏捷性.
簡潔性：可避免維護多套證書鏈帶來的複雜問題；混合數碼證書將經典組件與 PQC 組件融合為一種簡潔有效的數碼證書，旨在簡化原本繁複的流程。此舉可控制額外開支，同時降低管理多套證書系統或解決方案可能帶來的行政負擔。
安全性：PQC 憑藉更強的算法，可提供長遠穩健的安全防護能力。混合數碼證書透過同時納入經典算法與後量子算法提升靈活性，若某類算法日後被發現存在漏洞，機構可更順利地完成遷移。
局限與挑戰
混合數碼證書是應對當前及未來網絡安全挑戰極具價值的潛在方案之一，但它並非全無問題。抗量子算法的密鑰尺寸更大，會增加頻寬及處理資源需求，因此性能是其落地應用時需要重點考量的因素。
另一項潛在局限在於兼容性。由於混合數碼證書目前仍屬提議方案，現階段沒有任何廠商或系統支援該方案。若日後投入應用，不同應用程式及平台對它的支援程度可能存在差異，機構需在部署前仔細評估互操作性。
另一個值得關注的問題？手動管理數碼證書存在不少短板：效率極低，且可能為IT部門帶來沉重負擔。隨着數碼證書需求因混合數碼證書的可能普及而變得更複雜，這種負擔只會進一步加重。值得慶幸的是，自動化證書生命週期管理解決方案可解決上述問題，在機構採用抗量子或混合數碼證書的過程中同步提升效率與安全性。
為何不能等待完美兼容後才行動
當前向後量子密碼（PQC）遷移的進程看似在加速，但這本質上是一場馬拉松而非短跑衝刺。全球公開金鑰基礎建設（PKI）生態系統要成功落地PQC尚需時日，過渡階段必然需要在某個節點搭建現有系統與未來系統之間的橋樑，以簡化遷移流程。各平台與廠商實現全面支援需要數年時間，推遲採用會增加長期風險。
這正是混合數碼證書的應用場景。混合數碼證書並非永久性解決方案，但在向PQC過渡的階段可發揮積極作用。
機構應如何着手準備
啟動向PQC的轉型永遠不嫌早。第一步是進行詳盡的資產盤點，梳理所有現有密碼系統、算法、密鑰及其他資產，明確當前的核心風險來源。這份盤點結果是了解密碼敞口、規劃有效緩解策略的基礎。
基於這份全面的資產認知，機構可採取多項實操策略，確保系統為即將到來的量子轉型做好準備。
實現證書生命週期管理（CLM）自動化：隨着量子技術的發展，手動處理數碼證書的流程已完全無法滿足需求。借助自動化CLM可更輕鬆地實現密碼敏捷性：這類方案支援大規模無縫簽發及續期數碼證書，從而能夠快速應對新出現的威脅。
透過沙盒環境開展測試：PQC和混合數碼證書需要進行大量測試，而沙盒環境為在高度受控的環境中探索這類方案提供了絕佳條件。這項工作可協助團隊取得關於性能表現或潛在漏洞的寶貴洞見，同時不會引發業務中斷風險。
優先處理長生命週期資產：考慮到「先截獲後解密（HNDL）」風險，必須排查生命週期較長的資產，判斷其是否存在漏洞，以及在PQC框架下完成更新的難度。這類需要優先排查的資產因機構而異，但通常包括已簽署的合約、固件，甚至法律記錄。
開展團隊培訓：IT專業人員需要充分掌握量子威脅與PQC相關知識。主動開展培訓可確保有關人員做好充足準備，順利落實後量子解決方案，同時配合運用自動化CLM等配套策略。培訓內容亦應涵蓋PQC標準、可用工具以及未來遷移路徑的核心注意事項。
Sectigo在量子就緒領域處於領先地位
作為PQC領域的先行者，Sectigo提供多款旨在協助機構應對後量子時代實際需求的解決方案，首先是Sectigo Certificate Manager (SCM)。SCM是專門構建的證書生命週期管理自動化平台，可實現更快速、高效的證書簽發與續期。
自動化證書生命週期管理（CLM）為加密敏捷性提供了穩固基礎，而這項工作還可透過 Sectigo 的 Q.U.A.N.T. 框架 獲得進一步支援，該框架可提供亟需的指引，簡化向後量子密碼（PQC）的遷移流程。這一端到端策略不僅能協助機構主動應對即將到來的量子遷移，還能在整個過程的每一步提供支援。
借助Sectigo的量子安全方案建構面向未來的安全防護能力
量子威脅正快速迫近。探索將混合證書作為未來可行方案，可在不中斷現有系統的前提下，為向後量子密碼（PQC）的過渡階段提供周全的準備路徑。Sectigo可提供所需支援，協助機構穩妥從容地完成是次遷移。
您可先在最安全的測試環境中驗證量子安全證書：Sectigo 的 PQC Labs，該環境為探索後量子解決方案提供了專屬場景。您可立即開始使用 Sectigo Certificate Manager，亦可進一步了解我們的量子安全相關方案。