報導摘要

隨著量子計算技術的快速發展，傳統的公鑰密碼學演算法正面臨被破解的重大威脅，這促使各國政府與企業積極尋求「後量子密碼學 (PQC)」解決方案。為應對此一挑戰，美國國家標準與技術研究院 (NIST) 透過其國家網路安全卓越中心 (NCCoE) 發布了一份關鍵白皮書，旨在協助各組織將其後量子密碼學遷移工作與既有的網路安全框架和安全控制措施進行對應。該文件詳細闡述了從當前公鑰演算法過渡到量子抗性替代方案的實用方法與工具，並將其與《NIST 網路安全框架 2.0》以及《特別出版物 800-53 修訂版 5》的各項控制措施進行精確映射。這份白皮書不僅提供了技術層面的指引，更強調了從風險管理角度推動 PQC 遷移的重要性，鼓勵組織儘早規劃，以應對「先蒐集、後解密」的威脅，確保長期敏感資料的安全性。

計畫背景與重要性

現今，許多組織的數位基礎設施仰賴公鑰密碼學來確保通訊、交易和資料儲存的安全。然而，隨著功能強大的量子電腦逐步成形，這些加密方式將變得脆弱不堪，使機密資料面臨被惡意攻擊者竊取並在未來被解密的風險，這種威脅被稱為「先蒐集、後解密」(Harvest Now, Decrypt Later)。

鑑於從新密碼學演算法標準化到全面應用需要漫長的時間，NIST 及其在NCCoE的合作夥伴已啟動「遷移至後量子密碼學」專案，旨在展示一套實踐方法，以簡化從現有公鑰演算法到量子抗性替代方案的過渡過程。此專案透過與超過50個政府和業界組織合作，開發出可實際應用的解決方案，並在專案實驗室中進行驗證，以協助組織有效應對 PQC 遷移過程中的挑戰。

白皮書主要內容

在其發布的第48號《網路安全白皮書》(CSWP) 中，NCCoE 針對其 PQC 遷移專案進行了詳細說明，並將專案中演示的邏輯架構組件與網路安全功能，以及相關網路安全文件中概述的安全特性進行了對應。這份白皮書的目標是為正在實施 PQC 遷移工具或已在使用 PQC 的組織提供清晰、可行的指南，使其能夠將技術實施與其整體網路安全風險管理策略相結合。

美國國家標準與技術研究院 (NIST) 透過國家網路安全卓越中心 (NCCoE) 發布了一份文件，概述了 NIST 後量子密碼遷移項目中各項功能的支持特性和依賴特性，並將其映射到 NIST 網路安全框架 2.0 和特別出版物 800-53 修訂版 5，該草案的公眾意見徵詢期將於今年 10 月 20 日結束。NCCoE 還提供了支援向抗量子演算法遷移的工具與 CSF 的映射，此映射涵蓋了工具安全運行所需的 CSF 成果以及平台支援的結果。 在其網路安全白皮書 (CSWP) 第 48 版《遷移至 PQC 專案能力與風險框架文件的映射》中， NCCoE指出其「遷移至後量子密碼學」專案展示了一些實踐，可簡化從當前公鑰演算法到抗量子替代方案的過渡。白皮書還提供了專案實驗室中演示的邏輯架構組件的網路安全功能與相關網路安全文件中概述的安全特性之間的映射。這些映射適用於正在實施 PQC 遷移工具或已在使用 PQC 的組織。

功能與框架的對應關係

該白皮書的核心價值在於其詳細的映射工作，它將 PQC 遷移專案的實際能力與兩個關鍵的NIST文件進行對應：

• NIST 網路安全框架 2.0 (CSF 2.0)： 這是一個廣泛採用的框架，旨在幫助組織管理和降低網路安全風險。白皮書將 PQC 遷移活動，例如加密資產盤點、風險評估和新演算法實施，與 CSF 2.0 的各個子類別，如資產管理、風險管理、以及保護功能進行對應。這種對應關係使組織能夠將 PQC 遷移視為其整體風險管理計畫的一部分，而不僅僅是技術升級。

• 特別出版物 800-53 修訂版 5 (SP 800-53)： 這是一個全面的安全和隱私控制目錄，旨在幫助組織保護其資訊系統。白皮書將 PQC 遷移所需的技術和操作能力，如公鑰基礎設施 (PKI) 憑證管理和密碼學協議更新，與 SP 800-53 中的特定控制措施進行映射。這為 IT 專業人士和系統管理者提供了具體且可操作的指導，確保 PQC 演算法的實施符合嚴格的安全標準。

透過這些映射，NIST 強調 PQC 遷移不是一個獨立的技術專案，而是組織整體網路安全策略的關鍵組成部分。它幫助組織識別成功實施 PQC 所需的特定安全目標和控制措施，並將其與既定的安全成果和更廣泛的網路安全風險管理實踐相協調。

未來展望與行動建議

白皮書指出，儘管 PQC 遷移看似複雜，但組織應立即開始規劃。歷史經驗表明，新演算法從標準化到全面整合需要很長時間，因此，及早行動至關重要。NCCoE 的專案旨在為此提供實用指引，以應對當前的挑戰。

白皮書中建議組織採取以下具體步驟：

1. 進行加密資產盤點： 使用發現工具，確定組織內部所有使用密碼學技術的硬體、軟體和服務。

2. 制定基於風險的遷移藍圖： 根據資料的敏感性和壽命，制定優先順序，分階段實施 PQC 遷移。

3. 規劃互通性挑戰： 預期新演算法可能帶來不同的效能特性和更高的運算成本，並在遷移過程中維持組織內外部的連線和互通性。

4. 與供應商早期合作： 確保技術供應商能夠支援新的 PQC 標準，並共同解決實施中的潛在問題。

5. 參與社群標準制定： 積極參與相關標準機構和社群的討論，共同開發 PQC 遷移的社群規範，以簡化過渡過程。

結論

NCCoE 的這份白皮書為各組織提供了一份關鍵的路線圖，以應對即將到來的量子威脅。它不僅提供了技術層面的指引，更將 PQC 遷移與成熟的網路安全風險管理框架相結合。這份文件的發布，旨在讓 PQC 遷移不再是一個遙不可及的未來任務，而是可以透過有條理、有計畫的步驟立即開始實施的當前工作。透過這份詳細的映射報告，組織能夠有效地將其 PQC 遷移工作融入現有的安全架構中，從而確保其數位資產在量子時代的長期安全。