文 | 中国移动通信有限公司研究院 张杨 张艳 杨凯 魏忠义 白士佳

当前，量子计算加速走向工程化，将重塑数字安全边界。“十五五”规划将量子科技定位为引领新质生产力发展的战略前沿，既是对技术趋势的准确把握，也蕴含着对现有信息安全体系面临颠覆性冲击的深层判断。然而，日益紧迫的是，量子计算对经典公钥密码体系的根本性威胁，使数据安全面临长期风险。作为关键信息基础设施，通信网传输的海量信息具备高价值、长期留存等特性，正成为量子时代数据安全的前沿阵地。当前，国家高度重视密码安全，《中华人民共和国密码法》《商用密码管理条例》等均对通信网等关键信息基础设施提出密码应用安全合规要求。因此，如何在量子计算攻击成为现实前，针对通信网特殊网络架构与业务属性构建量子安全防护体系，已成为不可回避的战略命题。

一、量子安全问题的背景与现状

量子计算正从理论构想加速走向工程实现，其指数级增长的算力对现有信息安全体系构成挑战。传统公钥密码算法依赖的数学困难问题在量子算法威胁下逐渐丧失安全基础。为应对这一挑战，全球主要国家和地区正围绕后量子密码（也称“抗量子密码”，PQC）迁移布局。在技术层面，新型PQC算法不断涌现并经历严苛评估；在政策层面，标准化进程与合规要求同步推进；在产业层面，从底层芯片到上层应用的生态重构已拉开帷幕，量子安全已由学术研究上升为国家网络安全的核心议题。

（一）量子计算技术发展对经典密码体系构成安全威胁

随着超导、离子阱、光量子等技术路线并行突破，谷歌、IBM等科技巨头以及我国量子计算成果不断拓展算力边界，动摇了传统密码依赖的“计算不可行性”安全前提。量子威胁的跨时间属性进一步加剧风险，“先存储、后解密”（HNDL）攻击模式下，攻击者可截获加密流量并存储，待量子算力成熟时回溯破解。依赖经典公钥密码体系的数据已暴露于未来的安全风险之中。业界普遍认为，能够威胁现有密码体系的量子计算机面世的时间窗口正在持续收窄，量子安全能力已从前瞻性储备转为刚性需求。

（二）国际PQC标准化与产业实践取得突破

为应对安全风险，基于格、编码、多变量、哈希等数学困难问题的PQC算法应运而生，并在标准化与产业实践中取得突破。在标准化层面，美国国家标准与技术研究院（NIST）已正式发布首批PQC标准，包括ML-KEM、ML-DSA和SLH-DSA等。欧洲电信标准化协会（ETSI）、国际互联网工程任务组（IETF）等也在积极推进PQC融入TLS、IPSec等协议的标准制定。在产业层面，谷歌已在Chrome浏览器和服务器端部署PQC，Windows和Android也实现了PQC算法支持，表明PQC从理论标准走向工程落地。

（三）我国量子安全政策与产业布局协同推进

我国在量子安全领域积极开展系统性布局。在政策层面，《商用密码管理条例》及商用密码应用安全性评估制度明确了关键信息基础设施运营者的密码应用合规义务。国家密码管理局持续推进商用密码算法体系的后量子演进，通过国家密码科学基金连续发布项目指南，将“后量子计算密码关键理论与技术”列为重点方向，并启动新一代商用密码算法征集，众多高校与科研机构设计的PQC算法正在进行安全性评估。在产业层面，国内涌现了一批从事PQC与量子密钥分发（QKD）技术研发的企业，量子安全网关、PQC密码机、QKD设备等产品已进入市场。总体而言，政策驱动与产业准备正形成合力，但距离规模化部署仍存在一定差距。

二、通信网面临的量子安全威胁

当前，通信网密码应用以经典公钥体系为主要架构，身份认证、密钥协商、数字签名等关键环节承载着海量网络设备与用户身份的安全信任关系。这一现状构成了通信网PQC迁移的现实起点，也凸显了加速推进的紧迫性。

（一）数据资产价值放大风险破坏力

通信网数据具有较高的隐私价值和商业价值。通话详单可还原特定人员的社交关系网络，位置更新信令结合时间信息可回溯个人时空轨迹，用户行为数据涵盖从应用使用偏好到车联网轨迹，可精准绘制用户画像，其价值远超传统通信数据，必然成为各类恶意攻击与数据窃取的目标。需要指出的是，数据泄露的危害具有不可逆性，一旦泄露便无法消除影响，由此造成的隐私侵权、商业损失乃至国家安全风险将持续存在。

（二）5G/6G加速演进扩大攻击面

5G网络切片技术使同一物理网络能够承载差异化业务场景，不同切片之间的隔离依赖密码机制实现。边缘计算将数据处理能力下沉至网络边缘，产生了更多分布式的业务数据。未来，6G通信感知一体化将融合通信与感知功能，空天地一体化信息网络将整合地面与卫星通信，数据跨域流转的路径更加复杂。更庞大的数据网络意味着更多的信息截获点，更丰富的用户画像意味着更高的破解收益，通信网络的持续演进将导致攻击面不断扩大。

（三）风险沿产业链蔓延形成连锁效应

量子安全风险并非局限在运营商网络内部，而是沿产业链向外蔓延。云资源池、物联网平台、政企专线等服务，承载着金融、政务、能源等行业客户的大量敏感数据。金融领域的跨行交易清算、证券交易指令等核心信息流留存周期较长；政务领域的电子政务外网、政务云平台依托运营商网络传输敏感数据；能源领域的智能电网调度指令、油气管道控制信号一旦泄露可能引发生产运行的严重后果。如果底层传输的密码防线被量子计算突破，受到冲击的不仅是运营商自身，更会引发从通信基础设施到关键行业的安全连锁效应。这种连带风险要求运营商必须以更高站位审视量子安全问题的系统性影响。

三、通信网后量子密码迁移的现实挑战

通信网是国家关键信息基础设施的重要组成部分，具有规模超大、结构复杂、业务高并发、可靠性要求极高等特点。PQC迁移须在不中断服务、不引入新风险、不牺牲用户体验的前提下，完成从算法替换到协议升级再到全链路兼容的系统性重构，不能简单套用一般信息系统的迁移方法与路径。此外，量子安全威胁与商用密码合规要求相互叠加，使迁移工作同时面临技术不确定性与监管刚性的双重约束，已成为必须直面的系统性工程难题。

（一）现网存量设备体量庞大且升级困难

PQC迁移是一项复杂的长期系统性工程。以往密码体系的迁移工作往往历时数十年，ECC算法早在20世纪80年代被提出，但历经二十余年才被广泛采用；我国SM系列密码算法通过近十年推广才逐渐普及。通信网建设时间跨度很长，系统结构复杂，业务类型众多，不同代际、不同厂商的设备混杂运行。在迁移过程中，既要应对现有设备对新型密码算法的能力限制，又要避免对现网业务造成中断或性能下降。此外，通信网规模大、节点分布广，任何协议或接口的改动都可能引发连锁兼容问题。综合来看，通信网PQC迁移面临较高的技术风险与操作难度。

（二）PQC算法技术特性带来性能代价

PQC算法的技术特性构成迁移的另一重挑战。由于算法构造原理不同、安全性假设更为复杂，以及为抵抗已知量子攻击方法需引入更大参数规模，与RSA、ECC算法相比，主流PQC算法在密钥尺寸、签名长度、运算开销等方面普遍偏大。以ML-KEM和ML-DSA为例，ML-KEM-768的公钥约为1184字节，而当前广泛使用的X25519的公钥仅32字节；ML-DSA-65的签名长度约为3309字节，而ECDSA-P256签名仅64字节。较大的密钥和签名将导致TLS握手等协议交互数据包显著膨胀，触发IP分片，可能引发中间盒异常处理（如分片重组超时、处理性能降低），在部分网络环境下造成连接建立失败或时延抖动；密钥生成和签名验证耗时增加，在物联网终端或嵌入式设备等算力受限节点上可能引发响应超时。这种性能代价对高可靠性、低时延的通信网而言，是必须应对的工程难题。

（三）算法共存与迭代带来的过渡难题

PQC迁移必然经历传统密码算法与PQC算法共存的过渡期。在此期间，不同升级进度的网元、不同厂商的设备、运营商网络与外部系统之间需要实现算法互通与平滑切换。然而，当前密码系统对混合模式的支持尚不完善，不同设备的实现差异容易引发互通失败。更为复杂的是，PQC算法的持续更新迭代将迫使已完成迁移的系统面临再次升级的压力。如果前期设计未预留足够的扩展空间与安全弹性，每次标准变更都可能引发大规模设备改造。算法共存期的接口适配、多算法并行调度以及标准演进的不确定性，共同构成了向PQC平滑过渡的主要障碍。

四、通信网后量子密码迁移的构建路径

构建PQC迁移路径，需要兼顾长期安全目标与工程实现约束。PQC迁移不是单一技术的选型问题，它涉及技术架构调整、组织流程优化，本质上是持续演进的系统工程。基于通信网的网络架构与业务连续性要求，应构建以PQC为基础、以QKD为补充、以密码敏捷性为核心能力、以分阶段推进为实施节奏的下一代量子安全防护体系。

（一）以PQC为基础构筑量子安全防线

PQC基于新型数学难题构建，提供机密性、完整性、不可否认性等基础安全能力，是运营商构建全网量子安全体系、实现规模化安全覆盖的核心基础。针对现有网络体系，可通过密码设备软硬件更新、适配主流网络安全协议等方式，弥补核心业务的后量子安全短板，快速搭建基础防护能力，有效适配存量网络的改造现状。面向6G等新一代网络增量建设，可将PQC原生适配纳入设备建设要求，让新建网络具备天然后量子安全能力，同时带动产业链整体技术成熟迭代。

（二）以QKD为补充协同增强纵深量子安全能力

QKD基于量子力学原理，为通信双方提供信息论意义上的无条件安全密钥，可抵御包括量子计算在内的各种算力攻击。利用运营商光纤网络部署QKD，以物理定律级的安全性提供密钥分发能力，可协同提升安全防护水平。需要指出的是，QKD部署受限于光纤距离、设备成本以及可信中继、密钥率等约束，现阶段难以像PQC那样通过网络软硬件升级广泛部署。在体系设计中，QKD宜定位为PQC的补充增强而非替代，即在数据价值足够高、光纤条件具备、安全需求周期长的特定链路上，QKD提供物理层面不可破解的密钥分发能力，两者协同形成分层纵深防御。

（三）以密码敏捷性为核心确保技术体系持续进化

密码敏捷性即无需中断业务，即可替换及调整协议、应用程序、软件、硬件和基础设施中所使用的密码算法，从而实现系统韧性的能力。其核心在于将密码算法更新、密钥生命周期管理、证书维护等操作从各业务系统中解耦，形成独立、智能化、可集中调度和快速迭代的能力。这一能力的必要性在于，PQC算法本身仍在持续演进，标准尚未完全固化，通信网无法承受频繁的“推倒重来”式改造。为应对通信网与密码技术演进的加速趋势，需构建对应的密码敏捷技术体系，重点突破密码可重构芯片、敏捷成熟度度量、互操作等关键技术，推动标准化与产业落地，使下一代网络具备快速适配密码算法变化的能力。

（四）以分阶段推进为节奏分解迁移里程碑

PQC迁移应采取分阶段推进策略，将整体目标分解为可管理的实施节点。第一阶段为资产清查与评估，对全网密码资产和应用现状进行全面盘点，依据数据敏感等级和留存周期标记高风险资产，对标密评要求形成差距分析报告，绘制迁移实施路径图。第二阶段为迁移验证与试点，选取基础网络、业务系统、云平台等代表性场景开展小规模验证，重点评估PQC部署的性能影响和迁移复杂度，积累实施经验。第三阶段为规模化迁移，分区域、分系统推进全网PQC升级，同步将量子安全能力集成至5G专网、云网融合等产品中。在常态化治理方面，应将量子计算攻击威胁纳入年度安全评估与攻防演练，建立算法风险预警和应急替换机制，跟踪国内外标准演进，确保迁移路径与监管要求和产业成熟度动态适配。

五、结 语

量子计算安全挑战模糊了现实安全与未来威胁的边界。量子安全决策从当下延伸至更长周期，变被动应对为主动布局。PQC迁移是一项复杂的系统工程，涉及技术层面的算法更替与协议升级、管理层面的策略调整与资源保障、产业层面的多方协同与生态构建。对运营商而言，应遵循三个关键原则：一是坚持统筹推进，将量子安全纳入网络安全总体战略，与关键信息基础设施保护、数据安全治理、商用密码应用安全性评估等工作有机衔接，避免碎片化应对；二是坚持分步实施，从风险评估与试点验证入手，逐步扩大部署范围，控制技术风险，降低业务影响；三是坚持开放协作，与设备厂商、算法研制机构、标准化组织紧密合作，推动协议标准完善、产品成熟验证与互操作性保障。展望未来，量子安全应内化为网络基础设施原生属性。在6G内生安全架构设计、算力网络信任根体系、空天地一体化分布式认证框架中，量子安全能力应从设计之初即纳入考量。这需要运营商、设备商、算法研制机构、标准化组织和监管部门深度协作，在算法攻关、芯片研发、协议标准化、测评认证、规模应用等环节形成合力，为数字经济的长期繁荣筑牢安全底座。

（本文刊登于《中国信息安全》杂志2026年第7期）

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