Mae menter Quantum Communications yn creu systemau dosbarthu allweddi amgryptio. Eu prif nodwedd yw amhosibilrwydd “tapio gwifrau”.
/ Wikimedia/
Pam mae rhwydweithiau cwantwm yn cael eu defnyddio?
Ystyrir bod data wedi'i ddiogelu os yw ei amser dadgryptio yn sylweddol uwch na'i “ddyddiad dod i ben.” Heddiw, mae'n dod yn anoddach cyflawni'r amod hwn - mae hyn oherwydd datblygiad uwchgyfrifiaduron. Ychydig flynyddoedd yn ôl, fe wnaeth clwstwr o 80 o gyfrifiaduron Pentium 4 “feistroli” () Amgryptio RSA 1024-did mewn dim ond 104 awr.
Ar uwchgyfrifiadur, bydd yr amser hwn yn sylweddol fyrrach, ond gallai un o'r atebion i'r broblem fod yn “seiffr hollol gryf,” y cynigiwyd y cysyniad gan Shannon. Mewn systemau o'r fath, cynhyrchir allweddi ar gyfer pob neges, sy'n cynyddu'r risg o ryng-gipio.
Yma, bydd math newydd o linell gyfathrebu yn dod i'r adwy - rhwydweithiau cwantwm sy'n trosglwyddo data (allweddi cryptograffig) gan ddefnyddio ffotonau sengl. Wrth geisio rhyng-gipio signal, mae'r ffotonau hyn yn cael eu dinistrio, sy'n arwydd o ymwthiad i'r sianel. Mae system trosglwyddo data o'r fath yn cael ei chreu gan fenter fach arloesol ym Mhrifysgol ITMO - Quantum Communications. Wrth y llyw mae Arthur Gleim, pennaeth y Labordy Gwybodaeth Cwantwm, a Sergei Kozlov, cyfarwyddwr y Sefydliad Rhyngwladol Ffotoneg ac Optowybodeg.
Sut mae technoleg yn gweithio
Mae'n seiliedig ar y dull o gyfathrebu cwantwm ar amleddau ochr. Ei hynodrwydd yw nad yw ffotonau sengl yn cael eu hallyrru'n uniongyrchol gan y ffynhonnell. Cânt eu cario i amleddau ochr o ganlyniad i fodiwleiddio fesul cam o gorbys clasurol. Tua 10–20 pm yw'r cyfwng rhwng amledd y cludwr a'r is-amleddau. Mae'r dull hwn yn caniatáu ichi ddarlledu signal cwantwm dros 200 metr ar gyflymder o 400 Mbit yr eiliad.
Mae'n gweithio fel a ganlyn: mae laser arbennig yn cynhyrchu pwls â thonfedd o 1550 nm ac yn ei anfon i fodylydd cyfnod electro-optegol. Ar ôl modiwleiddio, mae amlder dwy ochr yn ymddangos sy'n wahanol i'r cludwr yn ôl swm y signal radio modiwleiddio.
Nesaf, gan ddefnyddio sifftiau cyfnod, caiff y signal ei amgodio fesul tipyn a'i drosglwyddo i'r ochr dderbyn. Pan fydd yn cyrraedd y derbynnydd, mae'r hidlydd sbectrol yn echdynnu'r signal band ochr (gan ddefnyddio synhwyrydd ffoton), mae ail-gam yn modiwleiddio, ac yn dadgryptio'r data.
Mae'r wybodaeth sydd ei hangen i sefydlu cysylltiad diogel yn cael ei chyfnewid dros sianel agored. Cynhyrchir yr allwedd “amrwd” ar yr un pryd yn y modiwlau trosglwyddo a derbyn. Cyfrifir cyfradd gwallau ar ei chyfer, sy'n dangos a fu ymgais i dapio'r rhwydwaith. Os yw popeth mewn trefn, yna caiff y gwallau eu cywiro, a chynhyrchir allwedd cryptograffig gyfrinachol yn y modiwlau trosglwyddo a derbyn.
/PD
Beth sydd ar ôl i'w wneud
Er gwaethaf “unhackability” damcaniaethol rhwydweithiau cwantwm, nid ydynt eto'n darparu amddiffyniad cryptograffig llwyr. Mae offer yn cael effaith fawr ar ddiogelwch. Ychydig flynyddoedd yn ôl, darganfu grŵp o beirianwyr o Brifysgol Waterloo wendid a allai ganiatáu i ddata gael ei ryng-gipio mewn rhwydwaith cwantwm. Roedd yn gysylltiedig â'r posibilrwydd o "dallu" y ffotosynhwyrydd. Os ydych chi'n disgleirio golau llachar ar y synhwyrydd, mae'n mynd yn dirlawn ac yn stopio cofrestru ffotonau. Yna, trwy newid dwyster y golau, gallwch reoli'r synhwyrydd a twyllo'r system.
Er mwyn datrys y broblem hon, bydd yn rhaid newid egwyddorion gweithredu derbynyddion. Eisoes mae cynllun ar gyfer offer gwarchodedig sy'n ansensitif i ymosodiadau ar synwyryddion - yn syml iawn nid yw'r synwyryddion hyn wedi'u cynnwys ynddo. Ond mae atebion o'r fath yn cynyddu cost gweithredu systemau cwantwm ac nid ydynt eto wedi mynd y tu hwnt i'r labordy.
“Mae ein tîm hefyd yn gweithio i’r cyfeiriad hwn. Rydym yn cydweithio ag arbenigwyr Canada a grwpiau tramor a Rwsiaidd eraill. Os llwyddwn i gau gwendidau ar lefel caledwedd, yna bydd rhwydweithiau cwantwm yn dod yn eang ac yn dod yn faes profi ar gyfer profi technolegau newydd,” meddai Arthur Gleim.
Prospects
Mae mwy a mwy o gwmnïau domestig yn dangos diddordeb mewn datrysiadau cwantwm. Dim ond Quantum Communications LLC sy'n cyflenwi pum system trosglwyddo data i gwsmeriaid bob blwyddyn. Mae un set o offer, yn dibynnu ar yr ystod (o 10 i 200 km), yn costio 10-12 miliwn rubles. Mae'r pris yn debyg i analogau tramor gyda pharamedrau perfformiad mwy cymedrol.
Eleni, derbyniodd Quantum Communications fuddsoddiadau yn y swm o gan miliwn o rubles. Bydd yr arian hwn yn helpu'r cwmni i ddod â'r cynnyrch i'r farchnad ryngwladol. Bydd rhai ohonynt yn mynd i ddatblygu prosiectau trydydd parti. Yn benodol, creu systemau rheoli cwantwm ar gyfer canolfannau data dosbarthedig. Mae'r tîm yn dibynnu ar systemau modiwlaidd y gellir eu hintegreiddio i'r seilwaith TG presennol.
Bydd systemau trosglwyddo data cwantwm yn dod yn sail i fath newydd o seilwaith yn y dyfodol. Bydd rhwydweithiau SDN yn ymddangos sy'n defnyddio systemau dosbarthu allwedd cwantwm ynghyd ag amgryptio traddodiadol i ddiogelu data.
Bydd cryptograffeg fathemategol yn parhau i gael ei ddefnyddio i ddiogelu gwybodaeth gyda chyfnod cyfrinachedd cyfyngedig, a bydd dulliau cwantwm yn canfod eu harbenigedd mewn meysydd lle mae angen diogelu data mwy cadarn.
Yn ein blog ar Habré:
Ffynhonnell: hab.com