当AI开始审查数学:Claude Mythos攻破NIST后量子签名候选方案的密码学拐点

📅 2026/7/30 3:24:07 👁️ 阅读次数 📝 编程学习
当AI开始审查数学:Claude Mythos攻破NIST后量子签名候选方案的密码学拐点

2026年7月28日,Anthropic公布了一项震动密码学界的成果:其前沿AI模型Claude Mythos Preview在约60小时、10万美元API成本的投入下,对NIST后量子签名候选方案HAWK开发出有效的密钥恢复攻击,将其有效密钥强度从2^128降至2^64次操作。与此同时,该模型还独立发现了一种针对7轮AES-128的攻击方法,速度提升200至800倍。

这两项成果之所以意义深远,不在于它们当下威胁任何生产系统——HAWK尚未部署,AES攻击也未触及完整的10轮加密。而在于一个根本性的跃迁:AI从发现代码实现错误,转向攻击算法本身的数学基础

一、HAWK:一个“已通过审查”的方案为何在60小时内被攻破?

HAWK是一种基于模格同构问题的数字签名方案,是NIST后量子签名第三轮征集中唯一的格基候选方案。NIST发起这一竞赛,旨在替换RSA和ECDSA等未来可能被量子计算机攻破的方案。HAWK已通过了两轮、历时两年的人类专家评审。

然而,Mythos发现了一条人类专家错过的路径。

攻击的核心在于HAWK格结构中一个此前未被利用的对称性——非平凡自同构。先前的理论研究曾指出,这种对称性理论上可能实现更快的攻击,但无人能证明HAWK的设计中确实存在这种结构。Mythos不仅证明了它的存在,还将其转化为可操作的攻击路径。

具体而言,Mythos从公钥出发构造了一个τ-cocycle格,然后利用格约简和筛法恢复短向量,最终重构出一个能够为原始公钥签署消息的秘密基。Anthropic发布的实现代码验证了恢复的密钥——它能够签署一条消息并用NIST参考实现完成验证。

结果令人震惊:破解HAWK-256的预期成本从2^64次操作降至2^38次操作。Anthropic估计,HAWK-256的密钥恢复工作因子从2^64降至2^38;对于HAWK-512和HAWK-1024,门计数估计也相应降低。将密钥尺寸加倍可以恢复安全性,但这将大大削弱HAWK作为紧凑型后量子方案的核心优势

攻击仍是指数级的,对较大密钥无法在实际时间内完成,且不影响其他NIST候选方案或一般的格密码。但它揭示了一个令人不安的事实:一个经过两年人类专家评审的方案,其安全性宣称与实际情况存在显著偏差

二、“莫比乌斯桥”:AI自主发明的密码分析技术

第二项成果同样引人注目。Mythos针对7轮AES-128(完整AES-128使用10轮)发明了一种名为“莫比乌斯桥”(Möbius Bridge)的指纹识别技术。

在中途相遇方法的基础上,Mythos消除了此前需要检查256个值的一个猜测步骤,使得攻击速度比先前最佳方法快200至800倍。这一发现几乎完全自主完成,仅在几天内接受了少量人工提示。随后研究人员花费数百小时验证了相关结论。

Anthropic还透露,该模型在针对减轮版LEA和Serpent的早期研究中取得了有希望的结果,并在Salsa20、Poseidon和SHA-1上获得了较小改进。

三、从“实现漏洞”到“数学缺陷”:密码学审查范式的根本转变

这两项成果的意义需要放在更广阔的背景下理解。

此前,Claude Mythos Preview主要发现的是密码库中的实现错误——程序员在使用算法时编码失误所引入的漏洞。而这次,AI攻击的是算法本身的数学基础

这一跃迁的意义怎么强调都不为过。密码算法的安全性建立在数学难题之上——格问题的计算复杂性、离散对数问题的难解性等。如果AI能够系统性地发现这些数学结构中的弱点,那么整个密码学的基础假设都将面临重新审视

更值得注意的是Mythos的工作方式。在60小时的研究过程中,Mythos自主完成了文献综述、数学推理和实验验证。人类研究者的主要干预是鼓励它不要放弃,并“找到值得发表的东西”。正如Anthropic在博客中坦言,研究人员的提示包括:“模型倾向于认为这不可能解决,所以它们不会尝试”。

这揭示了一个深层悖论:AI不知道什么是“不可能”,因此它做到了人类认为不可能的事情

四、密码学的新瓶颈:AI发现太快,人类验证太慢

Anthropic在公告中提出了一个警示:密码学界可能面临与软件漏洞领域相似的瓶颈——AI生成的研究成果远超人类的验证能力

这并非危言耸听。Mythos在60小时内完成了人类专家两年未能完成的突破,而研究人员随后花费了数百小时来验证其结论。随着模型能力不断增强,这种“发现-验证”的剪刀差只会越来越大。

为应对这一挑战,Anthropic与苏黎世联邦理工学院、特拉维夫大学和海法大学合作推出了CryptanalysisBench——一个用于评估语言模型密码分析能力的新基准。该公司还计划举办关于语言模型在安全研究中角色的学术研讨会。

同时,Anthropic遵循了标准的披露流程:在6月通知了HAWK的设计者,通过NIST邮件列表协调公开披露,并提前向政府和行业合作伙伴做了简报。

五、从后量子到“后AI密码学”

HAWK攻击的象征意义远超其实际影响。它标志着密码学进入了一个新时代——AI不仅是密码分析的工具,而是密码分析的“同行”乃至“对手”

Keyfactor战略与AI创新高级副总裁Ellen Boehm对此评论道,Anthropic的研究证明NIST的后量子密码评估流程正在发挥作用,同时“提升了组织对企业内部密码位置、所连接的业务系统和流程的可见性的重要性的认识”。

这一判断切中了要害。如果说量子计算机对密码学的威胁是“未来时”,那么AI对密码学的挑战已经是“现在进行时”。量子计算机尚未建成,但AI已经在这里,并且正在以人类难以企及的速度审查数学结构。

Anthropic明确表示,随着AI能力的提升,未来可能会发现针对已部署系统的实际攻击,因此需要提前建立响应机制。这不再是一个理论问题,而是一个时间问题。

六、结语:密码学的“图灵测试”

HAWK被攻破的教训是双重的。一方面,它证明了AI驱动的密码分析是真实且强大的——60小时、10万美元,一个AI模型完成了一项人类专家两年未能完成的突破。另一方面,它提醒我们,后量子密码的“后量子”不等于“后AI”——在量子计算机到来之前,AI可能已经改写了密码安全的游戏规则。

对于整个密码学界而言,Claude Mythos的这一成果提出了一个根本性的问题:当AI能够系统性地发现数学结构中的弱点时,我们如何证明任何密码方案是安全的?

答案或许不是停止前进,而是重新定义“审查”本身——让AI成为审查流程的一部分,而非仅仅是被审查的对象。正如Anthropic所展示的,AI既可以成为攻击者,也可以成为防御者。密码学的未来,取决于我们能否在这场AI驱动的攻防竞赛中保持领先。

而在更广阔的视角下,这一事件与同日1100余名AI从业者联名呼吁调控AI发展速度的公开信形成了意味深长的呼应——当AI开始攻破人类设计的最复杂的数学结构时,“掌控前沿技术”不再只是一个政治口号,而是一个关乎数字世界根基的技术命题。