شرکت Quantum Communications سیستم های توزیع کلید رمزگذاری را ایجاد می کند. ویژگی اصلی آنها عدم امکان "شنود" است.
/ویکی مدیا/
چرا از شبکه های کوانتومی استفاده می شود؟
اگر زمان رمزگشایی آن به میزان قابل توجهی از «تاریخ انقضا» بیشتر شود، محافظت شده تلقی می‌شوند. امروزه انجام این شرط دشوارتر می شود - این به دلیل توسعه ابر رایانه ها است. همین چند سال پیش، خوشه ای متشکل از 80 کامپیوتر مبتنی بر پنتیوم 4 "تسلط یافتند" () رمزگذاری 1024 بیتی RSA تنها در 104 ساعت.
در یک ابر رایانه، این زمان به طور قابل توجهی کوتاه تر خواهد بود، اما یکی از راه حل های مشکل می تواند یک "رمز کاملا قوی" باشد، که مفهوم آن توسط شانون ارائه شده است. در چنین سیستم هایی برای هر پیام کلیدهایی تولید می شود که خطر رهگیری را افزایش می دهد.
در اینجا، نوع جدیدی از خط ارتباطی به کمک خواهد آمد - شبکه های کوانتومی که داده ها (کلیدهای رمزنگاری) را با استفاده از فوتون های منفرد منتقل می کنند. هنگام تلاش برای رهگیری سیگنال، این فوتون ها از بین می روند که به عنوان نشانه ای از نفوذ به کانال عمل می کند. چنین سیستم انتقال داده ای توسط یک شرکت نوآورانه کوچک در دانشگاه ITMO - ارتباطات کوانتومی ایجاد می شود. آرتور گلیم، رئیس آزمایشگاه اطلاعات کوانتومی، و سرگئی کوزلوف، مدیر مؤسسه بین المللی فوتونیک و نوری انفورماتیک، در راس آن قرار دارند.
فن آوری چگونه کار می کند
این بر اساس روش ارتباط کوانتومی در فرکانس های جانبی است. ویژگی آن این است که تک فوتون ها مستقیماً از منبع ساطع نمی شوند. آنها در نتیجه مدولاسیون فاز پالس های کلاسیک به فرکانس های جانبی منتقل می شوند. فاصله بین فرکانس حامل و فرکانس‌های فرعی تقریباً 10 تا 20 بعد از ظهر است. این روش به شما اجازه می دهد تا سیگنال کوانتومی را تا 200 متر با سرعت 400 مگابیت بر ثانیه پخش کنید.
این کار به شرح زیر است: یک لیزر ویژه یک پالس با طول موج 1550 نانومتر تولید می کند و آن را به یک مدولاتور فاز الکترواپتیکی می فرستد. پس از مدولاسیون، دو فرکانس جانبی ظاهر می‌شوند که از نظر میزان سیگنال رادیویی تعدیل‌کننده با حامل متفاوت است.
در مرحله بعد، با استفاده از تغییر فاز، سیگنال بیت به بیت کدگذاری شده و به سمت گیرنده ارسال می شود. هنگامی که فیلتر طیفی به گیرنده می رسد، سیگنال باند جانبی را استخراج می کند (با استفاده از آشکارساز فوتون)، فاز مجدد را مدوله می کند و داده ها را رمزگشایی می کند.
اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک اتصال ایمن از طریق یک کانال باز مبادله می شود. کلید "خام" به طور همزمان در ماژول های فرستنده و گیرنده تولید می شود. یک نرخ خطا برای آن محاسبه می شود که نشان می دهد آیا تلاشی برای استراق سمع از شبکه صورت گرفته است یا خیر. اگر همه چیز مرتب باشد، خطاها تصحیح می شوند و یک کلید رمزنگاری مخفی در ماژول های ارسال و دریافت ایجاد می شود.
/PD
چه چیری برای انجام دادن باقی مانده
با وجود "غیرقابل هک" بودن شبکه های کوانتومی، آنها هنوز حفاظت رمزنگاری مطلق را ارائه نمی کنند. تجهیزات تاثیر زیادی بر ایمنی دارند. چند سال پیش، گروهی از مهندسان دانشگاه واترلو آسیب‌پذیری را کشف کردند که می‌توانست داده‌ها را در یک شبکه کوانتومی رهگیری کند. این با امکان "کور" آشکارساز نور همراه بود. اگر نور روشنی به آشکارساز بتابانید، اشباع شده و ثبت فوتون ها متوقف می شود. سپس با تغییر شدت نور می توانید سنسور را کنترل کرده و سیستم را فریب دهید.
برای حل این مشکل، اصول عملکرد گیرنده ها باید تغییر کند. در حال حاضر طرحی برای تجهیزات محافظت شده وجود دارد که نسبت به حملات به آشکارسازها حساس نیست - این آشکارسازها به سادگی در آن گنجانده نشده اند. اما چنین راه حل هایی هزینه اجرای سیستم های کوانتومی را افزایش می دهند و هنوز از آزمایشگاه فراتر نرفته اند.
تیم ما نیز در این راستا کار می کند. ما با متخصصان کانادایی و سایر گروه های خارجی و روسی همکاری می کنیم. آرتور گلیم می‌گوید: اگر بتوانیم آسیب‌پذیری‌ها را در سطح سخت‌افزار ببندیم، شبکه‌های کوانتومی گسترده خواهند شد و به محل آزمایشی برای آزمایش فناوری‌های جدید تبدیل خواهند شد.
چشم انداز
شرکت های داخلی بیشتر و بیشتری به راه حل های کوانتومی علاقه نشان می دهند. تنها Quantum Communications LLC سالانه پنج سیستم انتقال داده را به مشتریان عرضه می کند. یک مجموعه تجهیزات بسته به برد (از 10 تا 200 کیلومتر) 10 تا 12 میلیون روبل هزینه دارد. قیمت با آنالوگ های خارجی با پارامترهای عملکرد متوسط تر قابل مقایسه است.
در این سال، Quantum Communications سرمایه گذاری هایی به مبلغ صد میلیون روبل دریافت کرد. این پول به شرکت کمک می کند تا محصول را به بازار بین المللی عرضه کند. برخی از آنها به سمت توسعه پروژه های شخص ثالث خواهند رفت. به طور خاص، ایجاد سیستم های کنترل کوانتومی برای مراکز داده توزیع شده. این تیم بر سیستم‌های مدولار متکی است که می‌توانند در زیرساخت‌های فناوری اطلاعات موجود ادغام شوند.
سیستم‌های انتقال داده‌های کوانتومی اساس نوع جدیدی از زیرساخت‌ها در آینده خواهند بود. شبکه های SDN ظاهر می شوند که از سیستم های توزیع کلید کوانتومی جفت شده با رمزگذاری سنتی برای محافظت از داده ها استفاده می کنند.
استفاده از رمزنگاری ریاضی برای محافظت از اطلاعات با دوره محرمانه محدود ادامه خواهد یافت و روش‌های کوانتومی جایگاه خود را در مناطقی پیدا می‌کنند که حفاظت از داده‌های قوی‌تری مورد نیاز است.
در وبلاگ ما در Habré:
منبع: www.habr.com