La empresa Quantum Communications crea sistemas de distribución de claves de cifrado. Su característica principal es la imposibilidad de realizar “escuchas telefónicas”.
/Wikimedia/
¿Por qué se utilizan las redes cuánticas?
Los datos se consideran protegidos si el tiempo de descifrado excede significativamente su "fecha de vencimiento". Hoy en día, cumplir esta condición es cada vez más difícil; esto se debe al desarrollo de las supercomputadoras. Hace apenas unos años, un grupo de 80 computadoras basadas en Pentium 4 “dominaron” () Cifrado RSA de 1024 bits en sólo 104 horas.
En una supercomputadora, este tiempo será mucho más corto, pero una de las soluciones al problema podría ser un "cifrado absolutamente seguro", cuyo concepto fue propuesto por Shannon. En dichos sistemas, se generan claves para cada mensaje, lo que aumenta el riesgo de interceptación.
Aquí vendrá al rescate un nuevo tipo de línea de comunicación: redes cuánticas que transmiten datos (claves criptográficas) utilizando fotones individuales. Al intentar interceptar una señal, estos fotones se destruyen, lo que sirve como señal de intrusión en el canal. Un sistema de transmisión de datos de este tipo está siendo creado por una pequeña empresa innovadora de la Universidad ITMO: Quantum Communications. Al mando están Arthur Gleim, jefe del Laboratorio de Información Cuántica, y Sergei Kozlov, director del Instituto Internacional de Fotónica y Optoinformática.
Como funciona la tecnologia
Se basa en el método de comunicación cuántica en frecuencias secundarias. Su peculiaridad es que la fuente no emite fotones individuales directamente. Son llevados a frecuencias laterales como resultado de la modulación de fase de los pulsos clásicos. El intervalo entre la frecuencia portadora y las subfrecuencias es de aproximadamente 10 a 20 pm. Este enfoque permite transmitir una señal cuántica a más de 200 metros a una velocidad de 400 Mbit/s.
Funciona de la siguiente manera: un láser especial genera un pulso con una longitud de onda de 1550 nm y lo envía a un modulador de fase electroóptico. Después de la modulación, aparecen dos frecuencias laterales que se diferencian de la portadora por la cantidad de señal de radio modulada.
A continuación, utilizando cambios de fase, la señal se codifica bit a bit y se transmite al lado receptor. Cuando llega al receptor, el filtro espectral extrae la señal de banda lateral (utilizando un detector de fotones), modula la fase y descifra los datos.
La información necesaria para establecer una conexión segura se intercambia a través de un canal abierto. La clave "sin procesar" se genera simultáneamente en los módulos de transmisión y recepción. Para ello se calcula una tasa de error, que muestra si hubo un intento de intervención telefónica en la red. Si todo está en orden, se corrigen los errores y se genera una clave criptográfica secreta en los módulos de transmisión y recepción.
/PD
¿Qué queda por hacer?
A pesar de la teórica "inhackeabilidad" de las redes cuánticas, todavía no proporcionan una protección criptográfica absoluta. El equipamiento tiene un fuerte impacto en la seguridad. Hace unos años, un grupo de ingenieros de la Universidad de Waterloo descubrió una vulnerabilidad que podría permitir interceptar datos en una red cuántica. Se asoció con la posibilidad de "cegar" el fotodetector. Si ilumina el detector con una luz brillante, se satura y deja de registrar fotones. Luego, cambiando la intensidad de la luz, puedes controlar el sensor y engañar al sistema.
Para solucionar este problema, será necesario cambiar los principios de funcionamiento de los receptores. Ya existe un esquema para equipos protegidos que son insensibles a los ataques a los detectores; estos detectores simplemente no están incluidos en él. Pero este tipo de soluciones aumentan el coste de implementación de sistemas cuánticos y aún no han ido más allá del laboratorio.
“Nuestro equipo también está trabajando en esta dirección. Cooperamos con especialistas canadienses y otros grupos extranjeros y rusos. Si logramos cerrar las vulnerabilidades a nivel de hardware, las redes cuánticas se generalizarán y se convertirán en un campo de pruebas para probar nuevas tecnologías”, afirma Arthur Gleim.
Perspectivas
Cada vez más empresas nacionales muestran interés en las soluciones cuánticas. Sólo Quantum Communications LLC suministra a sus clientes cinco sistemas de transmisión de datos al año. Un equipo, según la autonomía (de 10 a 200 km), cuesta entre 10 y 12 millones de rublos. El precio es comparable al de sus homólogos extranjeros con parámetros de rendimiento más modestos.
Este año, Quantum Communications recibió inversiones por valor de cien millones de rublos. Este dinero ayudará a la empresa a llevar el producto al mercado internacional. Algunos de ellos se destinarán al desarrollo de proyectos de terceros. En particular, la creación de sistemas de control cuántico para centros de datos distribuidos. El equipo se basa en sistemas modulares que se pueden integrar en la infraestructura de TI existente.
Los sistemas de transmisión de datos cuánticos serán la base de un nuevo tipo de infraestructura en el futuro. Aparecerán redes SDN que utilizan sistemas de distribución de claves cuánticas combinados con cifrado tradicional para proteger los datos.
La criptografía matemática seguirá utilizándose para proteger la información con un período de confidencialidad limitado, y los métodos cuánticos encontrarán su lugar en áreas donde se requiere una protección de datos más sólida.
En nuestro blog sobre Habré:
Fuente: habr.com