Dilithium算法：面向未來的抗量子數字簽名算法

隨着量子計算機的迅猛發展，傳統的公鑰密碼算法如RSA和ECC正面臨被破解的風險。為應對這一挑戰，美國國家標準與技術研究院（NIST）於2016年啟動了抗量子密碼算法標準化計劃，旨在尋找能夠在量子計算時代依然確保信息安全的密碼算法。經過多年的評估和測試，NIST在2024年8月13日正式公布了三項抗量子密碼算法標準，其中包含Dilithium算法，這標誌着Dilithium算法在未來數據保護領域的重要地位，也為各類系統的安全升級指明了方向。

什麼是Dilithium算法？

Dilithium是一種基於格（Lattice）密碼學的抗量子數字簽名算法。它利用了格中的模帶誤差學習（Modular Lattice Learning with Errors, LWE）和小整數解（Short Integer Solution, SIS）等困難問題，這些問題即使在量子計算機的攻擊下也極難破解。Dilithium在安全性和性能方面表現出色，成為未來應對量子威脅的核心技術之一。

FIPS 204標準：抗量子時代的新安全基準

2024年，NIST發布的FIPS 204標準正式確立了Dilithium（改名為ML-DSA：Modular Lattice Digital Signature Algorithm）為抗量子數字簽名的標準。FIPS標準對美國聯邦政府和全球各國的信息安全實踐具有重要影響力。Dilithium的納入標誌着它已被證明足夠強大，可應對量子計算環境下的安全挑戰。

Dilithium算法的關鍵特點

	抗量子安全性： 基於格問題的數學難度，即使在量子計算環境下，也能提供高水平的安全性。
	高效性和易實現性： 結構簡單，計算過程優化，適合在多種硬件和軟件環境中實現，尤其適用於資源受限的設備。
	優化的密鑰和簽名大小： 在保證安全性的同時，Dilithium的簽名和公鑰長度較小，有利於減少通信開銷。
	靈活的安全參數配置： 支持多種安全級別，滿足不同場景下的需求，兼顧性能和安全性。

Dilithium算法的參數大小

Dilithium的設計考慮到了多種安全級別，以應對不同場景下的安全需求。三組參數集的安全級別和參數大小如下。

這些參數大小的設計平衡了安全性與效率，使得Dilithium能夠在保障高安全性的同時，仍保持較低的計算開銷和通信負載。

Dilithium算法的應用場景

由於其高效的安全性和靈活性，Dilithium適用於許多需要數據保護的領域：

網絡安全與身份認證：在數字身份認證和在線交易中，Dilithium可以用於生成和驗證用戶的數字簽名，確保數據的完整性和抗抵賴性。

區塊鏈技術：在區塊鏈網絡中，Dilithium的抗量子特性為分布式賬本和智能合約提供了更高的安全性。

物聯網（IoT）設備：物聯網設備通常面臨資源受限和高安全需求的問題，Dilithium的高效性使其成為理想的選擇。

面對量子計算帶來的安全威脅，我們必須提前布局，確保未來的數字世界仍然安全可靠。Dilithium算法（ML-DSA）作為一種領先的抗量子數字簽名算法，憑藉其強大的安全性、高效性和適應性，正在成為全球範圍內的抗量子數字簽名首選方案。握奇公司，30年專註於數據安全領域，憑藉在密碼算法、數字安全防護和安全芯片操作系統技術方面的深厚積累，提供綜合性的安全解決方案。我們致力於為客戶提供先進的抗量子算法支持，以構建強大的數字安全防護體系。