Quantum Communications кәсіпорны шифрлау кілттерін тарату жүйелерін жасайды. Олардың басты ерекшелігі - «тындаудың» мүмкін еместігі.
/wikimedia/
Неліктен кванттық желілер қолданылады?
Егер оның шифрын шешу уақыты оның «жарамдылық мерзімінен» айтарлықтай асып кетсе, деректер қорғалған болып саналады. Бүгінгі таңда бұл шартты орындау қиындап барады - бұл суперкомпьютерлердің дамуына байланысты. Бірнеше жыл бұрын Pentium 80 негізіндегі 4 компьютерден тұратын кластер «игерілді» () 1024-биттік RSA шифрлауы бар болғаны 104 сағатта.
Суперкомпьютерде бұл уақыт айтарлықтай қысқа болады, бірақ мәселені шешудің бірі Шеннон тұжырымдамасын ұсынған «мүлдем күшті шифр» болуы мүмкін. Мұндай жүйелерде әрбір хабарлама үшін кілттер жасалады, бұл ұстап алу қаупін арттырады.
Мұнда көмекке байланыс желісінің жаңа түрі келеді - бір фотондар арқылы деректерді (криптографиялық кілттер) тасымалдайтын кванттық желілер. Сигналды ұстауға әрекет жасағанда, бұл фотондар жойылады, бұл арнаға ену белгісі ретінде қызмет етеді. Мұндай деректерді беру жүйесін ITMO университетіндегі шағын инновациялық кәсіпорын – Quantum Communications жасауда. Рөлде кванттық ақпарат зертханасының меңгерушісі Артур Глейм мен Халықаралық фотоника және оптоинформатика институтының директоры Сергей Козлов отыр.
Технология қалай жұмыс істейді
Ол бүйірлік жиіліктердегі кванттық байланыс әдісіне негізделген. Оның ерекшелігі жалғыз фотондар көзден тікелей шығарылмайды. Олар классикалық импульстердің фазалық модуляциясы нәтижесінде бүйірлік жиіліктерге тасымалданады. Тасымалдаушы жиілігі мен ішкі жиіліктер арасындағы интервал шамамен сағат 10-20. Бұл тәсіл кванттық сигналды 200 метрден астам 400 Мбит/с жылдамдықпен таратуға мүмкіндік береді.
Ол келесідей жұмыс істейді: арнайы лазер 1550 нм толқын ұзындығы бар импульсті тудырады және оны электрооптикалық фазалық модуляторға жібереді. Модуляциядан кейін модуляциялаушы радиосигналдың мөлшері бойынша тасымалдаушыдан ерекшеленетін екі бүйірлік жиілік пайда болады.
Әрі қарай, фазалық ығысуларды пайдалана отырып, сигнал биттік кодталады және қабылдау жағына беріледі. Қабылдағышқа жеткенде, спектрлік сүзгі бүйірлік жолақ сигналын шығарады (фотонды детекторды пайдалана отырып), фазаны қайта модуляциялайды және деректерді шифрын шешеді.
Қауіпсіз байланыс орнату үшін қажетті ақпарат ашық арна арқылы алмасады. «Шикі» кілт беру және қабылдау модульдерінде бір уақытта жасалады. Ол үшін желіні тыңдау әрекетінің болған-болмағанын көрсететін қате деңгейі есептеледі. Егер бәрі тәртіппен болса, онда қателер түзетіліп, жіберуші және қабылдаушы модульдерде құпия криптографиялық кілт жасалады.
/П.Д
Не істеу керек
Кванттық желілердің теориялық «бұзу мүмкін еместігіне» қарамастан, олар әлі абсолютті криптографиялық қорғауды қамтамасыз етпейді. Жабдық қауіпсіздікке қатты әсер етеді. Бірнеше жыл бұрын Ватерлоо университетінің инженерлер тобы кванттық желіде деректерді ұстап алуға мүмкіндік беретін осалдықты анықтады. Бұл фотодетекторды «соқыр ету» мүмкіндігімен байланысты болды. Детекторға жарқын жарық түсірсеңіз, ол қаныққан болады және фотондарды тіркеуді тоқтатады. Содан кейін, жарықтың қарқындылығын өзгерту арқылы сенсорды басқаруға және жүйені алдауға болады.
Бұл мәселені шешу үшін қабылдағыштардың жұмыс істеу принциптерін өзгертуге тура келеді. Детекторларға шабуылдарға сезімтал емес қорғалған жабдықтың схемасы қазірдің өзінде бар - бұл детекторлар оған кірмейді. Бірақ мұндай шешімдер кванттық жүйелерді енгізу құнын арттырады және әлі зертханалық шеңберден шыққан жоқ.
«Біздің ұжым да осы бағытта жұмыс істеп жатыр. Біз канадалық мамандармен және басқа да шетелдік және ресейлік топтармен жұмыс істейміз. Егер біз аппараттық деңгейде осалдықтарды жауып үлгерсек, онда кванттық желілер кең таралып, жаңа технологияларды сынау үшін сынақ алаңына айналады», - дейді Артур Глейм.
Болашағы
Кванттық шешімдерге көбірек отандық компаниялар қызығушылық танытуда. Тек Quantum Communications LLC компаниясы тұтынушыларға жыл сайын бес деректерді беру жүйесін ұсынады. Жабдықтардың бір жиынтығы диапазонға байланысты (10-нан 200 км-ге дейін) 10-12 миллион рубльді құрайды. Бағасы қарапайым өнімділік параметрлері бар шетелдік аналогтармен салыстыруға болады.
Биыл Quantum Communications жүз миллион рубль көлемінде инвестиция алды. Бұл ақша компанияға өнімді халықаралық нарыққа шығаруға көмектеседі. Олардың кейбіреулері үшінші тарап жобаларын әзірлеуге барады. Атап айтқанда, таратылған деректер орталықтары үшін кванттық басқару жүйелерін құру. Команда бар АТ-инфрақұрылымына біріктірілуі мүмкін модульдік жүйелерге сүйенеді.
Деректерді берудің кванттық жүйелері болашақта инфрақұрылымның жаңа түрінің негізіне айналады. Деректерді қорғау үшін дәстүрлі шифрлаумен жұптастырылған кванттық кілттерді тарату жүйелерін пайдаланатын SDN желілері пайда болады.
Математикалық криптография шектеулі құпиялылық мерзімі бар ақпаратты қорғау үшін қолданылуын жалғастырады, ал кванттық әдістер сенімдірек деректерді қорғау қажет аймақтарда өз орнын табады.
Хабредегі біздің блогымызда:
Ақпарат көзі: www.habr.com