PQC 遷移不能只關注加密，也必須處理數位簽章

重點摘要

後量子密碼（Post-Quantum Cryptography, PQC）的討論經常聚焦於如何保護加密資料，避免未來遭受量子攻擊。然而，數位簽章面臨的是另一種風險。

IonQ 最新研究估計，未來具備容錯能力的量子電腦若擁有約 20,000 個實體量子位元（physical qubits），可能在每次約 26 天的時間內破解 secp256k1。secp256k1 是 Bitcoin 數位簽章所採用的橢圓曲線密碼技術。

這項研究並不代表 Bitcoin 現在就能被破解，而是提供一個具體案例，說明 PQC 遷移除了資料加密之外，也必須納入用於身分驗證與完整性保護的密碼技術。

IonQ 研究人員分析了使用 Shor 演算法求解 secp256k1 橢圓曲線離散對數問題（Elliptic-Curve Discrete Logarithm Problem）所需的量子運算資源。

研究估計，需要 19,397 個實體量子位元與 1,457 個邏輯量子位元（logical qubits），每次破解嘗試約需 25.7 天。

IonQ 表示，所需的硬體規模與其公開的約 2028 年量子運算發展路線圖相符。但這並不代表 Bitcoin 將在 2028 年遭到破解。目前並不存在能夠實際執行研究中所模擬攻擊的量子電腦。

「先儲存、後解密」（Store Now, Decrypt Later, SNDL）主要涉及資料的機密性。攻擊者可以先蒐集目前的加密資訊，等待未來具備足夠能力的量子電腦出現，再破解保護這些資料的公開金鑰密碼技術。

數位簽章的用途則不同。它們可用於驗證身分及交易，並確認資料或軟體是否遭到竄改。NIST 對數位簽章的說明同樣涵蓋簽署者身分驗證與資料完整性。

以 IonQ 研究的 Bitcoin 案例來看，具備足夠能力的量子電腦可能利用已公開的 secp256k1 公開金鑰推導出對應的私密金鑰。這可能讓攻擊者在未持有原始私密金鑰的情況下，產生有效的數位簽章。

因此，PQC 規劃除了加密資料之外，也必須處理用於身分驗證與完整性保護的密碼機制。

Bitcoin 是橢圓曲線密碼技術的一個應用案例，但數位簽章也廣泛應用於企業與政府 IT 環境。IonQ 也指出，其研究所涉及的相關密碼技術不只存在於區塊鏈，也應用於企業與政府基礎設施。

數位簽章可能出現在數位憑證、身分驗證系統、程式碼簽章、軟體與韌體更新、公開金鑰基礎建設（PKI）及安全通訊中。

這也使數位簽章的遷移不只是更換單一演算法。簽章演算法可能存在於不同應用程式與基礎設施中，而相關的系統相依關係未必能直接被資安團隊掌握。

例如，更換簽章演算法可能涉及應用程式調整、憑證基礎設施更新、硬體更新，或既有軟體更新流程的改變。部分系統也可能依賴尚未支援所需 PQC 演算法的商用產品。

因此，組織除了需要了解目前使用哪些簽章演算法，也需要掌握這些演算法位於哪些系統，以及哪些應用程式或基礎設施依賴它們。

部分密碼技術可以由組織內部直接管理，但其他相依項目可能內嵌於商用軟體、硬體或第三方服務中。這類系統的遷移時程可能取決於供應商何時提供支援。提早識別這些相依關係，有助於區分哪些系統可以由組織自行推動遷移，哪些則需要配合外部升級時程。

NIST 於 2024 年 8 月正式發布首批 PQC 標準。

其中，數位簽章標準包括 FIPS 204 的 ML-DSA，以及 FIPS 205 的 SLH-DSA。兩者皆為因應未來具備足夠能力的量子電腦攻擊而設計的數位簽章標準。

標準已經發布，並不代表所有既有系統都能立即更換演算法。應用程式與基礎設施仍需要具備支援新標準的能力。

因此，標準的發布只是遷移的一部分。組織仍需要確認既有應用程式、通訊協定、硬體及第三方產品是否能支援新的密碼機制，以及實際導入時需要進行哪些調整。

密碼資產清冊不應只盤點哪些地方使用了加密技術。

它也應提供對具有量子風險之簽章演算法的可視性，並掌握哪些系統依賴這些演算法。

針對數位簽章，組織需要了解目前存在哪些演算法、它們使用於哪些位置，以及哪些應用程式或基礎設施依賴這些演算法。同時也需要確認相關密碼機制是否能由內部直接更換，或必須等待供應商支援、硬體更新或應用程式升級。

這些資訊能讓密碼資產探索進一步成為 PQC 遷移規劃的實際依據。

同樣使用具有量子風險的簽章演算法，不同系統的遷移難度可能完全不同。其中一個系統可能只需要進行相對直接的更新，另一個系統則可能與舊有基礎設施或第三方產品緊密相依，需要更長的升級週期。

如果缺乏這些相依關係的可視性，兩個系統在密碼資產盤點中可能看起來只是相同類型的風險項目，但實際需要採取的遷移方式與時程卻可能不同。

密碼資產清冊因此不只是協助資安團隊找出具有量子風險的密碼技術，也能進一步協助判斷哪些地方可以開始遷移，以及哪些系統需要更多前期規劃。

IonQ 的研究提供了一個近期案例，說明量子運算未來可能如何影響數位簽章。對正在準備 PQC 的組織而言，真正需要回答的問題不只是某個演算法未來是否可能被破解。

第一步是了解目前環境中哪些地方仍存在具有量子風險的公開金鑰密碼技術，以及未來替換這些技術需要哪些準備。

IonQ, “IonQ Publishes World’s First Fully Compiled End-to-End Blueprint for Breaking 256-bit Elliptic Curve Signatures,” September 8, 2026.
IonQ 研究公告
IonQ, “The First Full-Stack Blueprint for Breaking 256-Bit Elliptic-Curve Signatures,” September 8, 2026.
IonQ 技術文章
Häner, T., Tripier, F., Young, J., et al., “Computing 256-bit elliptic curve discrete logarithms in 26 days on a fault-tolerant trapped-ion quantum computer with 20,000 qubits,” September 2026.
研究論文
美國國家標準暨技術研究院（NIST）, “Post-Quantum Cryptography.”
NIST Post-Quantum Cryptography

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