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量子计算浪潮下的安全应对之法
邝伟基
Fortinet 北亚区市场总监及首席信息安全官
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量子计算凭借其强大的计算能力，被传言能够在极短时间内秒级破解传统计算机需耗时漫长岁月（以万年算）才能解开的密码，成为了近年来人们讨论的热点。这看似高深的科技名词在网络安全中又扮演着何种角色？我们应从当前人们的认知误区、量子安全原理及理性防护策略等多个维度，对量子安全进行了深入而细致的剖析，为企业提供可落地的安全防护方案。
01
消除恐慌
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理性审视量子计算的威胁
量子计算的快速发展无疑给传统网络安全带来了巨大冲击，其强大的破译能力确实能够对现有加密体系构成威胁。然而，量子计算并非无坚不摧的“万能钥匙”，目前来看其对加密技术的威胁主要集中在特定算法场景。
在量子安全领域，Grover算法与Shor算法是两种极具代表性的“破译工具”。Grover算法通过识别最有可能的正确值候选，主要削弱对称密钥加密的安全性，将有效安全性大致减半。这意味着，原本被认为在2030年前尚属安全的128位加密，在量子计算面前，其安全性已相当于传统的64位加密。因此将安全算法的强度提升一倍，是应对这一挑战的必要举措。
而Shor算法则对非对称密钥加密构成了更为严峻的威胁。该算法像会分身的数学侦探，用量子分身术同时记下所有密码可能性，再用量子特制的"规律放大镜"找出重复节奏，转眼就把银行级加密RSA-2048拆成碎片，理论上一眨眼就能破解密码。这并不意味着所有加密手段都将失效，而是要求我们必须有针对性地加强防护，避免陷入恐慌而盲目采取措施。
02
量子安全原理
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技术与挑战并驾齐驱
为应对量子计算的挑战，行业正积极探索量子安全技术，其中量子密钥分发（QKD）和后量子密码学（PQC）是较为成熟的两种技术。
QKD利用量子态的独特性质来创建和分发加密密钥，就像物理定律打造的防盗锁，它的安全不靠数学难题难度，而是量子世界的"玻璃法则"：任何偷看钥匙的行为都会像触碰玻璃留下指纹，立刻触发警报。传输时量子信号像易碎的水晶球，窃听者一碰就变形，让收发双方秒级发现入侵者。然而，QKD技术需要专门的硬件支持，传输距离受限（一般用于同城数据中心之间），且实现成本较高。尽管QKD技术具有诸多优势，但在实际应用中仍需克服诸多挑战。
PQC则致力于开发能够抵御量子计算机攻击的加密算法，这些算法基于格问题、多变量多项式等复杂数学问题设计。PQC算法具有良好的兼容性，可在现有计算机硬件上实现，并广泛应用于网络通信、数据存储和物联网等多个领域。然而，其实际安全性仍需进一步验证，且在某些情况下可能存在性能瓶颈。PQC技术的发展对于保障未来网络安全具有重要意义，但需要持续投入研发资源以提升其性能和安全性。
此外，对于量子隐形传态（QT）、量子秘密共享（QSS）和量子安全直接通信（QSDC）等量子通信技术，他们虽然目前处于探索和发展阶段，但为未来量子安全领域的发展提供了更多可能性，值得行业持续关注和投入。
03
理性应对
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Fortinet量子安全技术战略
面对量子计算的汹涌浪潮， Fortinet实施协同发展、综合应对战略，即“软件升级”和“硬件黑科技”两大解决方案。
在软件升级方面，Fortinet引入了后量子密码学（PQC）算法，用“数学难题”替代现有加密算法，确保量子计算机也无法破解。2023年，Fortinet发布了内置KYBER和DILITHIUM两种新数学算法的防火墙系统（FortiOS 7.6），用户可通过软件更新直接部署。这一方案不仅兼容老设备，使旧款防火墙无需更换硬件即可升级防御量子攻击，还大大降低了企业的升级成本和时间投入。这一举措体现了Fortinet在技术创新和用户需求之间的平衡。
在硬件“黑科技”方面，Fortinet与量子设备厂商紧密合作，实现了密钥生成、传输、加密的全流程自动化。量子设备生成的随机密钥通过光纤安全地发送给Fortinet防火墙，用于加密企业核心数据。这一方案为对安全性要求极高的领域，如跨国银行数据中心等，提供了极致的安全保障。硬件黑科技是Fortinet在量子安全领域的重要布局之一，将为用户提供更加可靠的安全保障。
Fortinet的双方案互补策略，既考虑了成本效益和普及速度（PQC），又兼顾了极致的安全性（QKD），为不同需求的企业提供了量身定制的量子安全解决方案。这一策略体现了Fortinet在量子安全领域的全面布局和深厚实力。
04
成功应用
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Fortinet量子安全技术实践典范
Fortinet拥有多个量子安全技术的成功应用案例，其中摩根大通量子安全网络（Q-CAN）项目尤为引人注目。摩根大通建立了量子安全加密敏捷网络（Q-CAN），连接两个数据中心，并使用QKD技术保护多个独立的高速虚拟专用网络（VPN）。Fortinet提供了量子安全解决方案，支持摩根大通的QKD技术，并通过整合QKD供应商ID Quantique的量子密钥交换技术和Fortinet的FortiGate 4201F网络加密技术，实现了高速、安全的数据传输。这一项目的成功实施，不仅为摩根大通数据中心之间的安全通信提供了坚实保障，也为未来的量子技术部署奠定了坚实基础。
此外， Fortinet与新加坡量子工程计划（QEP）的合作项目。通过提供网络资源和技术支持，包括可与量子设备接口的原型等，Fortinet助力新加坡国家量子安全网络成功实现了量子安全通信的试验，为未来的量子安全网络建设提供了宝贵经验。
05
展望未来
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量子安全持续贡献与卓越领导
在量子安全这一前沿领域，Fortinet依托其领先的技术实力与产品体系，在行业标准、科研协作、创新驱动及生态共建等多个维度，均展现出卓越的行业领导力。
在行业标准层面，Fortinet深度参与国际电信联盟（ETSI）等权威国际组织的相关合作，积极推动量子安全技术的标准化进程。与此同时，严格遵循国际通用标准，确保其设备与服务具备高度的互操作性与兼容性，从而为用户提供高效且安全的技术解决方案。
在持续创新方面，Fortinet不断加大研发投入，对后量子密码学（PQC）与量子密钥分发（QKD）等关键技术方案进行深度优化，以确保为用户提供更加安全、高效的服务体验。
在生态共建方面，Fortinet积极与Quantum Xchange、Arqit等业内领先企业携手合作，共同构建“量子安全生态”，并推出了一系列联合解决方案，为用户提供全方位、专业化的服务。
创新·合作·共赢
未来，Fortinet将继续秉承创新、合作、共赢的理念，为推动量子安全技术的发展和应用贡献更多力量。同时，也呼吁行业各界共同关注量子安全技术的发展和应用，共同应对量子计算带来的网络安全挑战。
IT解决方案：
下一代防火墙部署场景：化繁为简、加密云接入、可视化与自动化、默认FortiEDR和FortiXDR保护会自动检测并拦截本文中描述的攻击，且无需进行其他更新 以更低的复杂性提供业内的威胁防护和性能、网络与安全的融合、集成安全架构、多重检查引擎、统一控制管理、高级威胁防御、内置反病毒引擎、终端测的安全防护、全自动威胁检测、全自动威胁调查、全自动威胁响应，Fortinet 安全运营解决方案，早期检测和防御（EDP）解决方案，集中分析和自动化响应（CARA）解决方案
飞塔防火墙服务：应用控制、Web过滤、反病毒、FortiCloud 沙箱、入侵防御、病毒爆发防护服务、内容消除与重建、IP 信誉和反僵尸网络
品类：零信任网络访问(ZTNA)、下一代防火墙、FortiClient终端安全、FortiManager集中管理平台 、 FortiAuthenticator身份管理平台、HPC基础架构、雾计算基础架构、网络安全生态系统、集成式安全方法、入侵防御系统、网络访问控制、智能边缘、自动化安全架构、恶意设备检测、端点检测、高级威胁检测、事件分析溯源
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方案适用机型：
机框设备：FortiGate-3500F，FortiGate 7060E 、FortiGate 7040E 、FortiGate 7030E 、FortiGate 5001E，FortiGate 5144C
超高端设备：FortiGate 6300F/6301F/6500F/6501F
高端设备：FortiGate 3980E、FortiGate 3960E 、FortiGate 3800D 、FortiGate 3700D、FortiGate 3600E 、FortiGate 3400E、FortiGate 3200D、FortiGate 3100D 、FortiGate 3000D 、FortiGate 2500E、FortiGate 2000E、fortigate 2200E、 fortigate 2601F、 FortiGate 1500D 、FortiGate 1200D 、FortiGate 1000D 、FortiGate 1000F、FortiGate 1001F、FG-1800F/-DC 、FG-1801F/-DC、FG-2600F、FG-2601F、FG-3000F、FG-3001F、FG-3200F 、FG-3201F 、FG-3501F、FG-3700F、FG-3701F、FG-4200F/-DC、FG-4201F/-DC、FG-4400F/-DC、FG-4401F/-DC、FG-4800F、FG-4801F、FG-4800F/-DC、FG-4801F/-DC、FG-6001F、 FG-6300F/-DC、 FG-6301F/-DC、 FG-6500F/-DC、FG-6501F/-DC、FG-7121F、 FG-7081F、FG-7081F-DC、FG-7081F-2、 FG-7081F-2-DC、 FIM-7921F、FIM-7941F、 FPM-7620
中端设备：FortiGate 900D 、FortiGate 800D 、FortiGate 600E、FortiGate 500E 、FortiGate 501E 、FortiGate 400E 、FortiGate 300E、fg-200f-bdl-811-60, FortiGate 200E 、FortiGate 100E 、FortiGate 401E 、FortiGate 601E、FG-900G、 FG-901G、FG-600F 、FG-601F、FG-100F 、FG-101F、FG-200F 、FG-201F、FG-400F 、FG-401F
入门级设备：FortiGate 80E、FortiGate 60E、FortiGate 50E、FortiGate 30E 、FortiGate 60D – Rugged，ice-61850,ice-61850-3,fortigate-40F,fortigate-60F，fortigate 61F,高级威胁防御订阅服务授权。FortiGate-100D（已停产，无法续服务，可做VPN）FortiGate-100F, FWF-40F, FWF-61F、 FWF-60F,FG-70F、FG-71F、fortigate rugged 30d rugged 35D,rugged 60D,ruggded 90D,FG-80F, FG-80F-POE, FG-80F-Bypass, FG-81F, FG-81F-POE, FG-80F-DSL, FWF-81F-2R-POE, FWF-81F-2R-3G4G-POE, FWF-80F/81F-2R, and FWF-80F/81F-2R-3G4G-DSL 、
FortiGate 60E FG-60E 10个 GE RJ45 接口(包括7个内部接口, 2个广域网接口, 1个 DMZ 接口)。 管理的 FortiAP 最大数量(总计/隧道)30/10
FortiGate 60E-POE FG-60E-POE 10个 GE RJ45 接口(包括8个 PoE/PoE+ 接, 2个广域网接口) 。 管理的 FortiAP 最大数量(总计/隧道)30/10
FortiWiFi 60E FWF-60E 10个 GE RJ45 接口(包括7个内部接口, 2个广域网接口, 1个 DMZ 接口), 无线(802.11a/b/g/n/ac)。 管理的FortiAP最大数量(总计/隧道)30/10
FortiGate 61E FG-61E 10个 GE RJ45 接口(包括7个内部接口, 2个广域网接口, 1个 DMZ 接口),128 GB SSD 板载存储。 管理的FortiAP最大数量(总计/隧道)30/10
FortiWiFi 61E FWF-61E 10个 GE RJ45 接口(包括7个内部接口, 2个广域网接口, 1个 DMZ 接口), 无线(802.11a/b/g/n/ac), 128 GB SSD 板载存储。
管理的 FortiAP 最大数量(总计/隧道) 30/1
fortiswitch 工控安全交换机，FGR-30D，FGR-35d, fgr-60d, fgr-90d,
FORTianalyzer 日志与报告分析产品型号：faz-150G, faz-300F,faz-800F,faz-1000F,faz-3000G,faz-3500G,faz-3700F,
fortimanager集中管理平台产品型号：faz-200G,fax-300F,faz-1000F,fax-3000G,faz-3500G,faz-3700F,
FDC-1000F,fdc-vm
网络准入控制：fnc-ca-500c, fnc-ca-600c,fnc-ca-700c,fnc-r-650c,fnc-m-550c,
交换机switch:FS-108F-FPOE
fortiAP 无线接入点。
Virtual Machines：FortiGate-VM00 、FortiGate-VM01, -VM01V 、FortiGate-VM02, -VM02V、FortiGate-VM04, -VM04V 、FortiGate-VM08, -VM08V 、FortiGate-VM16, -VM16V 、FortiGate-VM32, -VM32V 、FortiGate-VMUL, -VMULV
专有型号/系列：FortiOS 7.0、Fortinet SASE、FortiXDR，FortiTrust，fortigate fabric, fortiap,fortiswitch,fortisandbox,fortiai,fortideceptor,fortinac,fortisoar,fortisandbox,fortisiem
终端防御软件 FortiClient, FortiEDR端点检测和响应解决方案的威胁阻断率
安全管理解决方案 FortiClient EMS
服务区域：
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