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免費憑證簽發機構Let's Encrypt規畫以MTC(Merkle Tree Certificates),作為Web PKI導入後量子身分驗證的主要方案,目標是在2026年稍晚建立可簽發MTC的測試環境,並在2027年建立可供生產使用的環境。該計畫不會立即改變現有Let's Encrypt憑證的申請與續期流程,但顯示Web PKI後量子憑證開始進入具體工程規畫階段。

官方說明,後量子密碼強化近年多半先著重加密與金鑰交換,因為攻擊者可能先蒐集今日加密流量,等量子電腦足以破解既有演算法後再解密。不過,TLS中的身分驗證也需要提早準備,尤其是根憑證機構金鑰、程式碼簽章金鑰與身分系統使用的長期金鑰,一旦之後面臨量子電腦威脅,影響範圍將比一般短期憑證更大。

Let's Encrypt並非單純把既有X.509憑證改用後量子簽章,因為後量子簽章與公開金鑰體積明顯較大,直接替換目前Web PKI常用的RSA或ECDSA簽章,TLS交握需要傳送的驗證資料會大幅增加。Let's Encrypt指出,以ML-DSA-44為例,簽章約2,420位元組,公開金鑰約1,312位元組,高於RSA-2048與ECDSA-P256。典型Web PKI交握要是全面替換為ML-DSA,單次TLS交握資料量可能超過10KB,將影響連線成功率與延遲。

MTC的作法是把憑證批次放進雜湊樹(Merkle Tree),由單一簽章涵蓋整批憑證。瀏覽器會在TLS交握之外另外維持稱為Landmarks的批次簽章資訊,在一般情況下,MTC交握中的身分驗證路徑只需要一個簽章、一個公開金鑰與一個納入證明。Let's Encrypt認為,該設計可在使用後量子演算法的同時,降低憑證驗證資料對TLS交握的負擔。

MTC也會改變憑證透明度的實作方式,現行Certificate Transparency是在憑證簽發流程之外,另行將憑證或預憑證送交透明度紀錄,並透過額外簽章證明讓瀏覽器確認憑證已被記錄。MTC則讓每張憑證本身成為Merkle Tree的一部分,憑證透明度會被納入簽發流程。Let's Encrypt表示,這與該組織多年營運Certificate Transparency紀錄服務的經驗有關,因為CT紀錄服務本身也使用附加式Merkle Tree。

導入MTC需要調整簽發基礎架構、ACME協定、撤銷與營運工具,以及原本由透明度紀錄承擔的相關基礎設施。Let's Encrypt提到,現有憑證目前不受影響,仍會照常簽發與續期,但ACME客戶端維護者,以及仰賴ACME建立憑證自動化工作管線的團隊,應開始關注PLANTS工作小組與MTC相關討論,因為後續部分變更將需要客戶端支援。