ארגון Quantum Communications יוצר מערכות הפצת מפתחות הצפנה. המאפיין העיקרי שלהם הוא חוסר האפשרות של "האזנות סתר".
/ויקימדיה/
מדוע משתמשים ברשתות קוונטיות?
נתונים נחשבים מוגנים אם זמן הפענוח שלהם חורג באופן משמעותי מ"תאריך התפוגה". כיום, קשה יותר למלא את התנאי הזה – זאת בשל התפתחותם של מחשבי-על. רק לפני כמה שנים, אשכול של 80 מחשבים מבוססי Pentium 4 "שלט" () הצפנת RSA של 1024 סיביות תוך 104 שעות בלבד.
במחשב-על, הזמן הזה יהיה קצר יותר באופן משמעותי, אבל אחד הפתרונות לבעיה יכול להיות "צופן חזק לחלוטין", שהקונספט שלו הוצע על ידי שאנון. במערכות כאלה נוצרים מפתחות לכל הודעה, מה שמגביר את הסיכון ליירוט.
כאן יבוא לעזרה סוג חדש של קו תקשורת - רשתות קוונטיות המשדרות נתונים (מפתחות קריפטוגרפיים) באמצעות פוטונים בודדים. כאשר מנסים ליירט אות, פוטונים אלו נהרסים, מה שמשמש כסימן לחדירה לערוץ. מערכת העברת נתונים כזו נוצרת על ידי ארגון חדשני קטן באוניברסיטת ITMO - Quantum Communications. בראש המעבדה עומדים ארתור גליים, ראש המעבדה למידע קוונטי, וסרגיי קוזלוב, מנהל המכון הבינלאומי לפוטוניקה ואופטואינפורמטיקה.
איך הטכנולוגיה עובדת
היא מבוססת על השיטה של תקשורת קוונטית בתדרי צד. הייחודיות שלו היא שפוטונים בודדים אינם נפלטים ישירות מהמקור. הם נישאים לתדרים צדדיים כתוצאה מאפנון פאזה של פולסים קלאסיים. המרווח בין תדר הנשא ותדרי המשנה הוא בערך 10-20 אחר הצהריים. גישה זו מאפשרת לשדר אות קוונטי לאורך 200 מטר במהירות של 400 מגהביט/שנייה.
זה עובד באופן הבא: לייזר מיוחד מייצר פולס עם אורך גל של 1550 ננומטר ושולח אותו למאפנן פאזה אלקטרו-אופטי. לאחר אפנון, מופיעים שני תדרי צד הנבדלים מהספק בכמות אות הרדיו המאפנן.
לאחר מכן, תוך שימוש בהזזות פאזה, האות מקודד ביט אחר ביט ומועבר לצד המקבל. כאשר הוא מגיע למקלט, המסנן הספקטרלי מחלץ את אות פס הצד (באמצעות גלאי פוטון), מווסת מחדש את הפאזה ומפענח את הנתונים.
המידע הדרוש ליצירת חיבור מאובטח מוחלף בערוץ פתוח. המפתח "גולמי" נוצר בו זמנית במודולי השידור והקבלה. מחושב עבורו שיעור שגיאה, שמראה אם היה ניסיון להאזנת סתר לרשת. אם הכל תקין, השגיאות מתוקנות, ומפתח קריפטוגרפי סודי נוצר במודולי השידור והקבלה.
/PD
מה נשאר לעשות
למרות ה"אי-פריצה" התיאורטית של רשתות קוונטיות, הן עדיין אינן מספקות הגנה קריפטוגרפית מוחלטת. לציוד יש השפעה חזקה על הבטיחות. לפני מספר שנים, קבוצת מהנדסים מאוניברסיטת ווטרלו גילתה פגיעות שעלולה לאפשר ליירט נתונים ברשת קוונטית. זה היה קשור לאפשרות "לעוור" את הפוטו-גלאי. אם אתה מאיר אור בהיר על הגלאי, הוא הופך לרווי ומפסיק לרשום פוטונים. לאחר מכן, על ידי שינוי עוצמת האור, תוכל לשלוט בחיישן ולהטעות את המערכת.
כדי לפתור בעיה זו, יהיה צורך לשנות את עקרונות הפעולה של מקלטים. יש כבר תוכנית לציוד מוגן שאינו רגיש להתקפות על גלאים - הגלאים האלה פשוט לא כלולים בה. אבל פתרונות כאלה מייקרים את עלות הטמעת מערכות קוונטיות ועדיין לא יצאו מעבר למעבדה.
"גם הצוות שלנו עובד בכיוון הזה. אנו משתפים פעולה עם מומחים קנדיים וקבוצות זרות ורוסיות אחרות. אם נצליח לסגור נקודות תורפה ברמת החומרה, אז רשתות קוונטיות יהפכו לנפוצות ויהפכו לשטח בדיקה לבדיקת טכנולוגיות חדשות", אומר ארתור גליים.
סיכויים
יותר ויותר חברות מקומיות מגלות עניין בפתרונות קוונטיים. רק Quantum Communications LLC מספקת ללקוחות חמש מערכות העברת נתונים מדי שנה. סט אחד של ציוד, תלוי בטווח (מ-10 עד 200 ק"מ), עולה 10-12 מיליון רובל. המחיר דומה לאנלוגים זרים עם פרמטרים צנועים יותר של ביצועים.
השנה קיבלה Quantum Communications השקעות בסכום של מאה מיליון רובל. הכסף הזה יעזור לחברה להביא את המוצר לשוק הבינלאומי. חלקם יעברו לפיתוח פרויקטים של צד שלישי. בפרט, יצירת מערכות בקרה קוונטית למרכזי נתונים מבוזרים. הצוות מסתמך על מערכות מודולריות הניתנות לשילוב בתשתית IT קיימת.
מערכות העברת נתונים קוונטיות יהפכו בעתיד לבסיס של סוג חדש של תשתית. יופיעו רשתות SDN המשתמשות במערכות הפצת מפתחות קוונטיות בשילוב עם הצפנה מסורתית כדי להגן על נתונים.
קריפטוגרפיה מתמטית תמשיך לשמש כדי להגן על מידע עם תקופת סודיות מוגבלת, ושיטות קוונטיות ימצאו את הנישה שלהן בתחומים שבהם נדרשת הגנה חזקה יותר על מידע.
בבלוג שלנו על Habré:
מקור: www.habr.com