随着联网汽车和自动驾驶交通从概念走向现实，专家警告称，强大的量子计算机即将问世，可能会破解现有的加密方法，从而危及道路安全和数据隐私。据外媒报道，奥斯陆大学（University of Oslo）的研究人员与国际合作伙伴共同发布了一项突破性的网络安全框架，旨在保护未来的6G车载网络免受量子计算带来的威胁。

图片来源：https://arxiv.org/abs/2602.01342

研究人员包括奥斯陆大学的Poushali Sengupta、Mayank Raikwar和Sabita Maharjan，他们开发出专为6G网络中的车联网（V2X）通信而设计的智能自适应加密系统。

与采用固定加密算法的传统方法不同，新框架能够实时动态调整安全设置，以应对不断变化的驾驶条件，例如车速、信号强度、天气和消息优先级。这使得“量子安全”的移动基础设施实现了重大飞跃，同时又不牺牲速度或效率。

智能预测助力更强大、更快速的安全保障

这项创新的核心是一种名为APMOEA（Adaptive Predictive Multi-Objective Evolutionary Algorithm，自适应预测多目标进化算法）的预测算法。该算法以100-200毫秒的极快周期运行，能够预测车辆移动性和无线信道的短期变化。这使得系统能够实时选择最合适的后量子密码（PQC）方案——无论是基于格、码还是哈希函数。

“我们的目标是克服迄今为止限制后量子密码在高速行驶的车辆环境中应用的性能瓶颈，”Sengupta表示。“通过使密码决策具有上下文感知和预测性，我们实现了坚不可摧的安全性和实时性能之间的平衡。”

为了训练和评估该系统，研究人员使用了高保真模拟，其中包含了现实世界的数据：来自LuST数据集的车辆移动模式、来自ERA5气候档案的天气状况以及符合5G/6G标准的无线信道轨迹（NR-V2X）。

安全降低延迟和开销

根据研究结果，与静态加密方案相比，该框架可将端到端通信延迟降低高达27%，并将带宽开销降低高达65%。这些优势对于维持顺畅的交通流量、避免碰撞以及车辆和基础设施之间的即时数据交换至关重要。

但安全性并非止于选择合适的加密算法。频繁更改加密配置可能会造成临时漏洞。为了防范这种情况，该团队设计了一种安全的“单调升级”协议——其设计灵感来源于TLS 1.3和QUIC等互联网协议中的成功特性。该机制确保加密算法在转换过程中仅升级到更强大的版本，从而有效消除重放攻击、回滚（降级）攻击和消息不同步攻击等风险。

测试表明，该协议在模拟对抗条件下成功抵御了多种类型的网络攻击，增强了人们对其在现实世界中部署的信心。

面向量子未来

虽然目前的实现方案分别优化加密和数字签名，但研究人员计划扩展该框架，使其能够同时处理这两项技术——这是实现车辆全面安全的关键一步。即便如此，这项工作仍然代表着一项重大进步。

“我们并没有发明新的密码学数学，”Maharjan解释道，“相反，我们巧妙地应用了现有的后量子方案，使其能够在6G时代交通运输的极端需求下正常运行。”

该框架拥有理论保证和大量模拟数据的支持，即使预测结果略有偏差，也能保持稳定性，并且在快速变化的交通模式中也能维持低延迟。这些特性使其尤其适用于高速公路、城市拥堵区域和变幻莫测的天气——同时，也为量子解密成为现实威胁的未来做好了准备。

迈向更安全的智能公路

专家表示，这项研究有望为未来十年构建安全、抗量子攻击的交通系统奠定基础。随着各国开始为6G网络建设铺路，此类创新将在保障未来联网汽车、交通系统和智慧城市的安全方面发挥至关重要的作用。

该研究是自适应后量子密码技术在车载网络中的首批实际应用之一，它提供了一条兼顾下一代安全性和道路关键应用所需超低延迟的路线图。