在量子计算被广泛关注的今天，互联网安全领域正面临前所未有的挑战。传统基于椭圆曲线密码学（ECC）的加密方法，由于其易受量子计算机的Shor算法攻击，安全性大打折扣，未来数据可能被“采集后再解密”的攻击趋势所威胁。面对量子威胁，后量子密码学（PQC）成为当前信息安全的研究与应用热点，其中采用密钥封装机制（KEM）的新兴方法渐趋成熟。ML-KEM作为创新的后量子密钥封装方案，以强大的安全保障能力和较低的性能开销，在业界取得了广泛认可。本文围绕ML-KEM在浏览器端的实际应用，结合WebSockets技术，分析如何保障实时数据传输的后量子加密安全。首先，我们回顾互联网通信中的传统安全架构。
在过去，互联网传输通常依赖TLS协议，其密钥协商阶段主要使用ECC方案，例如X25519 Diffie–Hellman算法。尽管目前ECC为网络通信提供了优秀的性能表现与安全性，但正如上文所述，一旦量子计算机成熟，破解ECC便变为可能。基于此，TLS 1.3标准开始支持混合式密钥协商机制，即将传统ECC与后量子KEM结合使用，形成诸如X25519MLKEM768方案。这种方法在协商密钥时采用双重算法生成一个共享密钥，大幅提升对抗未来量子攻击的能力。不过，单纯升级服务器TLS库并不能完全解决问题。最新的Cloudflare数据表明，目前仅约37%的请求实现了X25519MLKEM768加密，这意味着大部分用户依然无法享受后量子安全保障。
用户浏览器的版本、支持程度成为限制后量子加密大规模普及的瓶颈。面对这一困境，项目团队展开创新思路，以保证每一位用户在访问应用时都能获得后量子安全保护。在开发黄页（yellowpages）项目时，团队选择在应用层实现基于ML-KEM的自定义握手协议，通过WebSockets建立持久连接，在TLS的基础上额外引入后量子密钥协商阶段。此举不仅利用现代浏览器对wss://协议（WebSocket安全）的支持，保障了通信的最初层级安全，更通过ML-KEM握手形成独立的加密信道，有效抵御未来量子攻击。具体来说，用户浏览器首先通过常规TLS加密连接服务器的WebSocket端点。这保证了网络传输中的初步安全性及身份验证。
紧接着，客户端生成匹配ML-KEM-768参数集的密钥对，该参数集在安全性和性能间取得良好平衡，符合TLS标准推荐并具备192位安全性强度。客户端将生成的公开封装密钥经过Base64编码后，通过WebSocket发送给服务器端。服务器接收后，运用Rust语言的RustCrypto库执行ML-KEM的封装算法，基于客户端的公钥生成密文与共享密钥，随后将Base64编码的密文返回客户端。客户端再通过对应的私钥进行解封装，成功获得与服务器一致的共享密钥，对称加密的基础即此密钥。至此，双方建立起多层次的加密通道，结合ML-KEM与AES-256-GCM技术对敏感数据进行加密传输。AES虽理论上或受Grover算法影响将安全级别减半，但128位安全水平均被认为足够抵御量子攻击。
为了保证协议的安全性与实用性，开发团队采用了基于JavaScript的noble-post-quantum库实现客户端的加解密功能，同时服务器端选用被广泛审计认可的RustCrypto库，确保代码安全无漏洞。值得一提的是，团队对自定义加密协议进行了安全审核，避免了“自己造轮子”时常见的实现风险。架构上，服务端依托AWS Nitro Enclaves增强隔离与防护，利用Axum框架稳定搭建WebSocket端点，支持高并发安全通信。此外，整个项目支持JavaScript浏览器生态，使得用户无须安装额外插件即可获得后量子加密保障，大大提升了普及性与便利性。技术演示过程中，团队展示了从启动TLS加密WebSocket连接、客户端生成ML-KEM密钥对、数据封装与传输，到服务器解封装及敏感数据解密的完整流程。工程案例表明，此方案对应用性能影响微乎其微，且显著提高了安全等级。
量子计算威胁日益临近，互联网行业必须提前应对。单一基于TLS升级的方式无法满足所有用户安全需求，而ML-KEM协议层的定制实现，不依赖终端浏览器更新，为所有联网用户提供一致的后量子安全保障成为可能。未来，随着标准规范成熟和生态完善，类似方案将推动互联网通信进入后量子时代。总结而言，通过WebSocket连接上的ML-KEM后量子密钥封装，结合成熟的AES对称加密算法，能够有效避免因量子计算而暴露的密码隐患，保障实时敏感数据传输安全。该方案灵活且具有跨平台特点，不依赖特定浏览器版本，便于快速推广和应用。互联网安全人员、开发者和架构师均可借鉴此实践，构建面向未来的安全通信体系。
随着量子技术的发展攻势加强，尽早部署后量子加密技术，不仅是安全需求，更是信任承诺。用户可以通过访问黄页等实践平台，使用Firefox等现代浏览器配合网络开发者工具，清晰观察WebSocket的后量子握手过程，获得更深入理解。由此可见，在量子计算浪潮席卷之际，创新技术与开源项目结合，推动了更安全、更可信的互联网未来。拥抱后量子密码学，迈向新一代信息安全篇章，正是数字时代不可忽视的重要课题。
