Cloudflare plans to issue quantum-safe TLS certificates

Cloudflare计划发行抗量子攻击的TLS证书 - Ars Technica

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Cloudflare计划发行抗量子攻击的TLS证书

这一举措将是网站认证生态系统重大升级的一部分。

Dan Goodin

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2026年9月30日 上午7:15

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图片来源：Getty Images

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Cloudflare周二表示，计划发行抗量子攻击的TLS证书，这将使其成为首批发行此类证书的权威机构之一。这类证书采用一种被广泛认为能抵御量子计算机攻击的加密形式。

这家互联网基础设施提供商表示，将使用一个开源平台，该平台既能发行传统TLS证书，也能发行一种称为Merkle Tree Certificates的后量子等效证书。混合证书对付费和非付费用户均免费。为构建这个庞大的系统并在广泛分布的TLS生态系统中实现普及，Cloudflare将从CA GlobalSign收购一个已被信任的证书根。Cloudflare表示，这一举措将使数百万网站只需切换开关即可使用后量子证书，且不会产生任何额外的性能开销。

即将到来的根本性架构变革

Cloudflare的计划是网络公钥基础设施（WebPKI）重大升级的一部分，该升级旨在为即将到来的后量子时代确保网站加密和认证的安全。一个主要挑战是使用能够在网页请求中轻松传输并在透明日志中记录的抗量子签名，以确保假冒证书不会被分配给网站。这次改造需要数年时间才能完成，因为它需要大量工程师的协作，这些工程师负责设计操作系统、浏览器、证书颁发机构和互联网基础设施。

Cloudflare的Steve Goldsmith写道：“我们尚未开始发行证书，要过一段时间才会开始。”“我们正在公开承诺这项工作，分享达成的里程碑，并在与根计划和其他WebPKI社区成员合作实现这一目标的同时，向您详细说明我们正在构建的内容。”

保护WebPKI免受量子攻击是一项艰巨的任务，需要根本性的架构变革，而不仅仅是简单地更换算法。今天经典X.509证书的抗量子版本将使TLS握手所需的数据量增加约40倍，而TLS握手发生在每次浏览器或其他应用程序与服务器建立新会话时。实施此类系统所需的额外计算能力和带宽将破坏我们目前所知的互联网。

今年2月，Google宣布了一种解决方案：Merkle树。这种分层数据结构使用密码学哈希和其他数学方法，通过信息内容的一小部分来验证大量信息的内容。Google和Cloudflare在有限的试点项目中测试了这种设计，将握手数据量减少到约40千字节，与目前处理的数据量相当。

当前的WebPKI依赖于一条多链接的量子攻击脆弱签名链来证明证书的真实性。由于将这些签名替换为抗量子攻击的签名在资源上不可行，因此改用紧凑的Merkle树证明来替代。要完成这种证明，证书颁发机构只需签署一个“树头”即可，该树头可以代表数百万张证书。在大多数情况下，浏览器处理的数据是“地标”，这是一种轻量级证明，表明证书位于树中的某个位置。

行业规则要求TLS证书必须发布在称为公共透明日志的仅追加分布式账本中。网站所有者会实时检查这些日志，以确保没有为他们使用的域名颁发恶意证书。透明度计划的实施是对2011年荷兰DigiNotar被黑事件的回应，该事件导致攻击者伪造了500张Google及其他网站的假证书，其中一些被用于监视伊朗的网络用户。

一旦Shor算法具备可行性，它就能伪造经典加密签名和证书日志的公钥。最终，攻击者可以伪造已签名的证书时间戳，从而向浏览器或操作系统证明证书已被注册，而实际上并未注册。

在当前的PKI系统中，更新操作通过向签名链添加新链接来实现。Merkle树可以在不明确列出每个链接的情况下提供签名链的证明。这种设计还具有另一个重大优势：在现有系统中，透明日志是与证书颁发分离的独立流程。而Merkle树证书则不同，其日志记录是颁发过程的核心部分。“通过将颁发与日志记录结合，透明度成为运营的必要条件，而非附加功能，”Cloudflare工程师Mari Galicer表示。

Cloudflare的计划中还包括许多其他设计。其中之一是自动化证书管理环境（ACME），这是一个用于颁发证书并在到期前不久持续续订的开源机制。抗量子攻击证书还将提供一种机制，使签名可以通过离线方式发送——例如通过浏览器更新——以防服务器宕机或其他技术问题导致无法接收地标更新。Cloudflare表示，预计将于2027年第一季度开始颁发证书。

高级安全编辑

Dan Goodin是Ars Technica的高级安全编辑，负责监督恶意软件、计算机间谍活动、僵尸网络、硬件黑客攻击、加密和密码的报道。在空闲时间，他喜欢园艺、烹饪以及关注独立音乐场景。Dan目前驻扎在旧金山。您可以在Mastodon的此处和Bluesky上关注他。通过Signal联系他，联系方式为DanArs.82。

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