2025年大學(xué)技術(shù)偵查學(xué)專業(yè)題庫(kù)——后量子密碼學(xué)技術(shù)研究及應(yīng)用前景考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.量子計(jì)算機(jī)對(duì)傳統(tǒng)公鑰密碼體系（如RSA、ECC）的主要威脅在于其能夠有效地分解大整數(shù)或求解離散對(duì)數(shù)問題。2.后量子密碼學(xué)（PQC）旨在開發(fā)能夠抵抗量子計(jì)算機(jī)攻擊的密碼學(xué)算法。3.下列哪一項(xiàng)不是后量子密碼學(xué)算法的主要分類之一？A.基于格的B.基于格的C.基于哈希的D.基于生物識(shí)別的4.LWE（格上離體分解問題）被認(rèn)為是目前最有前途的后量子密碼學(xué)基礎(chǔ)問題之一。5.NIST后量子密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化競(jìng)賽目前已經(jīng)完成了所有候選算法的第三輪安全證明評(píng)估。6.BB84是一種基于量子密鑰分發(fā)的協(xié)議，其安全性依賴于量子力學(xué)的不可克隆定理。7.后量子密碼學(xué)在技術(shù)偵查領(lǐng)域的應(yīng)用主要挑戰(zhàn)之一是算法的效率問題，特別是在資源受限的設(shè)備上。8.McEliece密碼系統(tǒng)是一種基于錯(cuò)誤糾正碼的無密鑰公鑰密碼體制。9.Shor算法能夠高效地分解大整數(shù)，對(duì)RSA密碼體系構(gòu)成嚴(yán)重威脅。10.以下哪項(xiàng)不屬于后量子密碼學(xué)在技術(shù)偵查中可能的應(yīng)用場(chǎng)景？A.犯罪嫌疑人位置信息的安全傳輸B.偵查證據(jù)的數(shù)字簽名C.執(zhí)法人員安全通信D.大規(guī)模犯罪數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的加密存儲(chǔ)（假設(shè)數(shù)據(jù)量極大）二、填空題1.能夠模擬量子計(jì)算機(jī)行為的理論模型是______。2.后量子密碼學(xué)算法的安全性證明通?；谟?jì)算復(fù)雜性理論中的______假設(shè)。3.基于編碼的后量子密碼算法安全性常依賴于某些編碼問題的困難性，例如______問題。4.后量子密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（______）推動(dòng)。5.在技術(shù)偵查實(shí)踐中，后量子密碼學(xué)的應(yīng)用需要考慮與現(xiàn)有系統(tǒng)的______問題。6.量子密鑰分發(fā)（QKD）雖然能提供理論上的無條件安全，但其______限制了實(shí)際應(yīng)用范圍。7.后量子簽名的目的是確保消息的______、______和來源認(rèn)證。8.格基類后量子密碼算法通常面臨計(jì)算開銷較大的問題，其性能常通過______來衡量。9.為了在現(xiàn)有公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）上平滑過渡到后量子密碼學(xué)，需要研究______技術(shù)。10.后量子密碼學(xué)的“應(yīng)用前景”不僅指其在軍事、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用，也日益受到______領(lǐng)域的關(guān)注。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述量子計(jì)算機(jī)為什么能夠威脅傳統(tǒng)公鑰密碼體系的安全性。2.概述后量子密碼學(xué)算法的四大主要分類，并簡(jiǎn)要說明其基本原理。3.簡(jiǎn)述NIST后量子密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化競(jìng)賽的主要流程和意義。4.列舉后量子密碼學(xué)在技術(shù)偵查領(lǐng)域至少三個(gè)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，并簡(jiǎn)述其應(yīng)用價(jià)值。5.分析當(dāng)前后量子密碼學(xué)技術(shù)部署面臨的主要挑戰(zhàn)。四、論述題1.選擇一種你熟悉的后量子密碼學(xué)算法（屬于四大分類中的任意一類），詳細(xì)闡述其工作原理、安全性證明思路（或依據(jù)的基礎(chǔ)問題）、主要優(yōu)缺點(diǎn)，并探討其在技術(shù)偵查中的一個(gè)具體應(yīng)用設(shè)想，分析可能遇到的技術(shù)難題和解決方案。2.結(jié)合技術(shù)偵查工作的特殊性和對(duì)信息安全的迫切需求，論述為何后量子密碼學(xué)研究對(duì)于該專業(yè)人才至關(guān)重要，并展望后量子密碼學(xué)在未來技術(shù)偵查領(lǐng)域可能帶來的變革。試卷答案一、選擇題1.√2.√3.D4.√5.×(NIST競(jìng)賽仍在進(jìn)行中，并未完成所有評(píng)估)6.√7.√8.√9.√10.D二、填空題1.量子計(jì)算機(jī)(QuantumComputer)2.硬件(Hardness)3.格距離問題(GapProblem)或相關(guān)編碼問題(RelatedCodingProblem)4.NIST(NationalInstituteofStandardsandTechnology)5.兼容性(Compatibility)或遷移(Migration)6.成本(Cost)或傳輸距離(TransmissionDistance)7.完整性(Integrity)、真實(shí)性(Authenticity)8.證明復(fù)雜度(ProverComplexity)或運(yùn)行效率(ComputationalEfficiency)9.密鑰轉(zhuǎn)換(KeyTransformation)或適配(Adaptation)10.技術(shù)偵查(TechnicalInvestigation)或相關(guān)安全領(lǐng)域(RelatedSecurityFields)三、簡(jiǎn)答題1.解析思路:闡述量子計(jì)算機(jī)利用Shor算法能夠高效分解RSA所依賴的大整數(shù)乘積，以及利用Grover算法能夠顯著加速ECC離散對(duì)數(shù)問題的求解過程。指出這些計(jì)算能力的提升將使得目前廣泛使用的RSA和ECC等公鑰密碼體制在量子計(jì)算機(jī)面前變得脆弱，無法保證信息加密的安全性。2.解析思路:分別介紹基于格、基于編碼、基于哈希和基于多變量這四類后量子密碼算法。基于格的（如LWE,SIS）利用格問題的困難性；基于編碼的（如McEliece）利用編碼問題的困難性；基于哈希的（如SHACAL）利用哈希函數(shù)的抗碰撞性；基于多變量的（如Rainbow）利用多變量多項(xiàng)式方程組的求解難度。每個(gè)分類需給出簡(jiǎn)要原理說明。3.解析思路:描述NIST競(jìng)賽的主要階段：發(fā)布挑戰(zhàn)、提交候選算法、第一輪安全性評(píng)估、算法精簡(jiǎn)（可選）、第二輪安全性評(píng)估、第三輪安全性評(píng)估（包含形式化證明和側(cè)信道分析）、最終選型。強(qiáng)調(diào)其意義在于通過嚴(yán)格的、公開的競(jìng)爭(zhēng)過程，選拔出安全可靠、性能優(yōu)越、易于實(shí)現(xiàn)的后量子密碼算法，為美國(guó)乃至全球提供標(biāo)準(zhǔn)化的后量子密碼基礎(chǔ)。4.解析思路:場(chǎng)景1：安全通信，如偵查人員與指揮中心之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，防止通信被竊聽或篡改。價(jià)值：保障偵查行動(dòng)的秘密性和實(shí)時(shí)性。場(chǎng)景2：證據(jù)存儲(chǔ)與認(rèn)證，對(duì)獲取的電子證據(jù)（如文件、數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行加密和數(shù)字簽名，確保證據(jù)的原始性和完整性，防止偽造或篡改。價(jià)值：保證證據(jù)鏈的可靠性和法律效力。場(chǎng)景3：密鑰協(xié)商，在需要安全建立共享密鑰的偵查場(chǎng)景中使用后量子密鑰協(xié)商協(xié)議。價(jià)值：為后續(xù)的對(duì)稱加密通信建立安全的初始密鑰。需簡(jiǎn)述每個(gè)場(chǎng)景的應(yīng)用價(jià)值。5.解析思路:列出并解釋主要挑戰(zhàn)：算法效率問題（計(jì)算復(fù)雜度高、密鑰長(zhǎng)、加解密速度慢），尤其是在移動(dòng)設(shè)備或嵌入式系統(tǒng)上的部署困難；標(biāo)準(zhǔn)化不確定性（NIST選型尚未最終完成，或標(biāo)準(zhǔn)草案可能變化）；實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性（設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)抗量子算法的技術(shù)難度）；向后兼容性（如何與現(xiàn)有PKI系統(tǒng)兼容）；側(cè)信道攻擊防護(hù)（物理實(shí)現(xiàn)可能泄露信息）；部署成本和周期（更新現(xiàn)有系統(tǒng)需要投入大量資源）。四、論述題1.解析思路:(選擇一種算法，例如LWE)*工作原理:詳細(xì)解釋LWE問題定義：給定一個(gè)格Γ，參數(shù)參數(shù)參數(shù)n和σ，隨機(jī)選擇一個(gè)向量s∈Γ，計(jì)算誤差e～N(0,σ2)，得到向量y=As+e，描述求解s給定y和A的困難性是LWE的安全性基礎(chǔ)。*安全性證明:說明LWE的安全性基于格的困難性假設(shè)，特別是關(guān)于格中SIS問題或某些高維LWE問題的計(jì)算復(fù)雜度下界。可以提及RLWE（隨機(jī)化LWE）及其與標(biāo)準(zhǔn)LWE的關(guān)系和安全性。*優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：理論安全性強(qiáng)，抗量子能力好，已被NIST選中作為多個(gè)后量子密碼方案的基礎(chǔ)。缺點(diǎn)：標(biāo)量乘法操作（核心計(jì)算）相對(duì)較慢，密鑰長(zhǎng)度通常較長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高。*應(yīng)用設(shè)想:設(shè)想應(yīng)用在技術(shù)偵查中，例如用于加密存儲(chǔ)敏感的通信記錄或生物特征數(shù)據(jù)（如指紋模板），或用于構(gòu)建安全的證據(jù)鏈認(rèn)證協(xié)議。解釋為何LWE的這些特性使其適用于該場(chǎng)景（如安全性要求高、數(shù)據(jù)敏感性）。*技術(shù)難題:分析實(shí)現(xiàn)中可能遇到的難題，如如何在資源受限的設(shè)備上高效實(shí)現(xiàn)LWE相關(guān)的計(jì)算（可能需要借助特定硬件或優(yōu)化算法），如何平衡安全強(qiáng)度與性能需求，以及如何進(jìn)行安全的密鑰分發(fā)和管理。*解決方案:提出可能的解決方案，如研究輕量級(jí)LWE算法、利用硬件加速（如FPGA、ASIC）、設(shè)計(jì)高效的密鑰協(xié)商協(xié)議、采用分層加密或同態(tài)加密等技術(shù)結(jié)合LWE來優(yōu)化性能。2.解析思路:*重要性論述:首先強(qiáng)調(diào)技術(shù)偵查工作高度依賴信息安全，涉及大量敏感數(shù)據(jù)的收集、傳輸、存儲(chǔ)和分析。指出隨著量子計(jì)算機(jī)的潛在威脅，現(xiàn)有加密體系面臨崩潰風(fēng)險(xiǎn)，這將直接危及國(guó)家安全和執(zhí)法能力。因此，掌握后量子密碼學(xué)知識(shí)，了解其原理、進(jìn)展和應(yīng)用，對(duì)于技術(shù)偵查人才來說是必備的核心素養(yǎng)，是應(yīng)對(duì)未來信息安全挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。*未來變革展望:結(jié)合技術(shù)偵查任務(wù)需求，展望后量子密碼學(xué)可能帶來的變革：*通信安全:實(shí)現(xiàn)真正無條件安全的通信保障，即使在量子威脅下也能保護(hù)偵查指揮、情報(bào)傳輸?shù)取?證據(jù)鏈管理:能夠構(gòu)建更加牢固、抗量子攻擊的證據(jù)完整性保障體系，確保證據(jù)在存儲(chǔ)、傳輸、分析過程中不被篡改，增強(qiáng)證據(jù)的說服力。*數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全:提升對(duì)存儲(chǔ)在本地或云端的海量偵查數(shù)據(jù)（如監(jiān)控錄像、網(wǎng)絡(luò)流量記錄）的安全性，防止