隨著物聯(lián)網設備部署的加速，尤其是在智能電表等低功耗廣域網(LPWAN)場景中，后量子時代的安全問題正日益凸顯。當前部署的設備普遍設計為長生命周期——許多將運行 10 至 20 年。這引出了一個關鍵問題：當量子計算機進入實用階段時，這些設備是否依然安全？
答案并不簡單。量子計算有潛力破解當前廣泛使用的加密算法，如 RSA 和 ECC。因此，密碼學界正積極研發(fā)抗量子算法，NIST 等機構在后量子密碼學(PQC)標準化方面走在前列。這促使部分廠商考慮立即部署新的加密方案，以確保物聯(lián)網設備的長期安全性。
然而，對于智能電表等受限型 LPWAN 設備而言，情況更為復雜。這類設備通常功耗極低、內存有限、帶寬受限。當前的 PQC 算法在密鑰長度、計算復雜度和資源占用方面的要求較高，若不顯著增加硬件成本與能耗，短期內難以直接落地。
還需關注攻擊者畫像：當量子計算機強大到足以威脅公鑰加密時，其高昂的成本與技術門檻很可能使其僅掌握在國家級實驗室或研究機構手中。用每小時數(shù)千美元的量子計算資源去攻擊一臺智能電表或水位傳感器（其數(shù)據幾乎無直接商業(yè)價值）的可能性極低。
因此，越來越多的組織并未急于全面上馬 PQC，而是轉向“加密敏捷性”策略。這種設計理念要求系統(tǒng)與設備能夠在未來不更換硬件的前提下，通過固件或軟件更新替換加密算法。
加密敏捷性通常包括兩種路徑：
加密敏捷設計：確保設備具備足夠的內存、計算能力、協(xié)議靈活性以及安全的算法更新機制，以支持未來的加密升級，甚至調整安全功能的工作模式。
提前部署 PQC：主要應用于 IT、汽車、航空航天、國防等對長期安全性要求極高、且硬件資源相對充裕的領域。
兩種策略各有優(yōu)劣。提前部署 PQC 會增加當前的成本與復雜度，但可獲得理論上的“免疫”優(yōu)勢；加密敏捷性則降低了短期成本，但對更新機制與架構設計要求更高。
在此基礎上，還必須考慮數(shù)據的敏感性差異。并非所有數(shù)據都需要后量子保護——歷史用水量可能無需量子級防護，而涉及個人位置隱私或醫(yī)療植入物固件的數(shù)據，則必須具備最高等級的安全性。因此，安全策略應按數(shù)據價值與設備用途定制化實施。
綜合來看，對大多數(shù)物聯(lián)網與 LPWAN 設備而言，近期最務實的路徑是在設計中優(yōu)先落實加密敏捷性，同時為未來的 PQC 兼容性做好生態(tài)準備，包括軟件、網關與云端系統(tǒng)的協(xié)同升級。
安全硬件與混合 PKI：構筑面向未來的安全基石
應對現(xiàn)有與潛在(包括量子)威脅的有效方式之一，是依托安全硬件提供的可信保障?？尚牌脚_模塊(TPM)與安全元件(SE)能夠將加密密鑰存儲在防篡改、不可導出的安全環(huán)境中。
TPM：支持安全生成與存儲密鑰，通過安全啟動保護固件完整性，并執(zhí)行身份認證管理。
安全元件（SE）：具備類似功能，但外形與功耗更適合智能電表、追蹤標簽等資源受限設備。
這些硬件安全錨點還能實現(xiàn)防回滾保護、密鑰認證及側信道攻擊防御，對生命周期超過十年的設備尤為關鍵。
與此同時，混合 PKI(公鑰基礎設施)模式也日益受到重視。該模式在當前采用傳統(tǒng) ECC 或 RSA 證書的同時，預留對未來 PQC 證書的支持。例如，可通過混合證書同時包含經典與量子安全公鑰，并設計 PKI 架構(根 CA、中間 CA、RA)以支持算法的平滑輪換與證書續(xù)訂，從而減輕未來加密失效帶來的沖擊。
混合 PKI 為從當下標準向后量子安全體系的過渡提供了可控路徑，使組織能夠根據成熟度、應用場景與合規(guī)要求，在網絡或節(jié)點級別分階段引入 PQC。
結語
量子威脅雖已顯現(xiàn)，但對大多數(shù) LPWAN 部署而言，短期優(yōu)先事項應是實現(xiàn)加密敏捷性、采用 TPM/SE 保護關鍵密鑰、并通過混合 PKI 實現(xiàn)平滑過渡，從而在不犧牲性能與成本的前提下，平衡當前安全與未來防護需求。
