AWS-LC中的后量子密码学

aws___ 发布于 2026-01-16 阅读 80

AWS Cryptography团队发布了AWS-LC库中后量子密码学(PQC)的设计文档。文章介绍了美国政府的量子计算网络安全准备法案和NSA的CNSA 2.0时间线,并详细说明了AWS-LC对NIST标准化的ML-KEM(FIPS 203)和ML-DSA(FIPS 204)算法的支持,包括参数集、公钥/私钥/密文大小和性能基准。此外,还描述了在TLS 1.3中的混合(如SecP256r1MLKEM768)和纯ML-KEM密码套件的集成,以及AWS Java V2 SDK中的可用性。

AWS Cryptography 将研究和工程工作的重点放在持续为客户提供加密安全性的同时,开发超越现有客户需求并能抵御未来潜在威胁的新加密系统。本文档包含关于 AWS-LC 提供的后量子(PQ)密码学设计的说明,以及我们当前 PQ 集成的相关文档。

2023 年,美国政府通过了 《量子计算网络安全准备法案》,该法案要求政府机构建立密码学清单并制定向后量子(PQ)密码学迁移的计划。这些要求也适用于像 AWS 这样的信息技术提供商。美国国家安全局(NSA)还宣布了 《商业国家安全算法套件(CNSA)2.0》,为希望支持国家安全系统的云服务提供商提供了时间表:要求在 2025 年前支持 PQ,并在 2033 年前完全使用 PQ。

相关标准

为支持这些计划,美国商务部下属的国家标准与技术研究院(NIST)发布了三个 PQ 算法,作为联邦信息处理标准(FIPS)的一部分:

AWS-LC 后量子算法

AWS-LC 支持后量子密钥封装机制(KEM)FIPS 203 ML-KEM 以及后量子数字签名方案 FIPS 204 ML-DSA。有关 KEM API 及其用法的详细信息,请参阅 README

FIPS 203:基于模块格密钥封装机制(ML-KEM)

算法 公钥(B) 私钥(B) 密文(B)
ML-KEM-512 800 1632 768
ML-KEM-768 1184 2400 1088
ML-KEM-1024 1568 3168 1568

这三个参数集旨在满足 NIST 定义的安全强度类别。这些安全强度类别在 SP 800-57 第 1 部分中有进一步说明。具体而言,ML-KEM-512 被认为属于安全类别 1,ML-KEM-768 被认为属于安全类别 3,ML-KEM-1024 被认为属于安全类别 5。

ML-KEM 的密钥生成、封装和解封装性能基准包含在 speed 工具中。运行方法如下:

aws-lc-build % ./tool/bssl speed -filter ML-KEM

FIPS 204:基于模块格数字签名算法(ML-DSA)

算法 公钥(B) 私钥(B) 签名(B)
ML-DSA-44 1312 2560 2420
ML-DSA-65 1952 4032 3309
ML-DSA-87 2592 4896 4627

参数集 ML-DSA-44 被认为属于安全强度类别 2,ML-DSA-65 被认为属于类别 3,ML-DSA-87 被认为属于类别 5。

AWS-LC 后量子集成

混合后量子 TLS 规范

为了在 TLS 中使用后量子密钥交换,我们建议使用我们的开源 TLS 实现 s2n-tls。不过,AWS-LC libssl 也支持 TLS 中的后量子密钥交换。具体来说,是基于 ML-KEM 的 TLSv1.3 密码套件(draft-kwiatkowski-tls-ecdhe-mlkem)。

支持的组 IANA ID(十六进制) IANA ID(十进制)
SecP256r1MLKEM768 0x11eb 4587
SecP384r1MLKEM1024 0x11ed 4589
X25519MLKEM768 0x11ec 4588

此外,AWS-LC libssl 支持“纯”ML-KEM 密码套件(https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-connolly-tls-mlkem-key-agreement.html)。

支持的组 IANA ID(十六进制) IANA ID(十进制)
MLKEM512 0x0200 512
MLKEM768 0x0201 513
MLKEM1024 0x0202 514

AWS Java V2 SDK

PQ TLS 也可在 Java V2 SDK 中使用。当配置为使用 AWS 公共运行时(CRT)库进行 TLS 时,AWS-LC 提供对后量子算法的支持。

  • 原文链接: github.com/aws/aws-lc/tr...
  • 登链社区 AI 助手,为大家转译优秀英文文章,如有翻译不通的地方,还请包涵~

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