FIPS204 后量子安全数字签名算法（ML-DSA）解读

ML-DSA 的全称为：

Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm

ML-DSA为后量子时代提供身份认证与数据完整性保护能力，是一种替代ECDSA/RSA的数字签名层抗量子方案。

ML-DSA关注的核心问题

量子威胁直击身份认证

• 传统数字签名（ECDSA/RSA）依赖的离散对数/大数分解问题可被Shor算法破解
• 伪造签名、身份冒充成为后量子时代最大风险

ML-DSA的核心价值

构建量子安全的身份验证体系

• 基于模块格上拒绝采样技术（Rejection Sampling）
• 解决模块格最短向量问题（MSIS）和容错学习问题（SIS）的困难性

ML-DSA 的关键流程

核心算法

ML-DSA 的核心使用场景

数字身份的安全锚点

• 核心功能：提供数据来源认证与完整性保护
• 典型应用：
  • TLS 1.3+ 的后量子证书签名
  • 区块链交易的抗量子签名
  • 固件/代码的防篡改签名验证

与传统签名算法强度对比

为何在身份认证层抵抗量子威胁

非对称签名的不可替代性

• 信任锚点作用：数字证书、身份绑定等场景必须使用非对称签名
• 对称方案的局限：HMAC等对称验证无法解决密钥分发信任问题

标准兼容性

• 签名输出兼容NIST SP 800-208（后量子密码迁移标准）
• 可直接替换X.509证书中的ECDSA/RSA签名算法

应用时推荐的分层防御策略