ITMO 대학의 양자 통신 - 해킹할 수 없는 데이터 전송 시스템 프로젝트

Quantum Communications 기업은 암호화 키 배포 시스템을 만듭니다. 그들의 주요 특징은 "도청"이 불가능하다는 것입니다.

분기 /위키미디어/ CC의 BY-SA

양자 네트워크가 사용되는 이유는 무엇입니까?

암호 해독 시간이 "만료 날짜"를 크게 초과하는 경우 데이터는 보호되는 것으로 간주됩니다. 오늘날에는 슈퍼컴퓨터의 발달로 인해 이 조건을 충족하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다. 몇 년 전, 80대의 펜티엄 4 기반 컴퓨터 클러스터가 "마스터링"되었습니다(기사 6페이지) 단 1024시간 만에 104비트 RSA 암호화.

슈퍼컴퓨터에서는 이 시간이 상당히 짧아지지만 문제에 대한 해결책 중 하나는 Shannon이 제안한 개념인 "절대적으로 강력한 암호"일 수 있습니다. 이러한 시스템에서는 각 메시지에 대해 키가 생성되므로 가로채기 위험이 높아집니다.

여기에서 단일 광자를 사용하여 데이터(암호 키)를 전송하는 양자 네트워크라는 새로운 유형의 통신 회선이 구출될 것입니다. 신호를 가로채려고 하면 이러한 광자가 파괴되어 채널에 침입했다는 신호로 사용됩니다. 이러한 데이터 전송 시스템은 ITMO 대학의 소규모 혁신 기업인 Quantum Communications에 의해 만들어지고 있습니다. 양자 정보 연구소(Quantum Information Laboratory) 소장인 Arthur Gleim과 국제 포토닉스 및 광정보학 연구소(International Institute of Photonics and Optoinformatics) 소장인 Sergei Kozlov가 주도하고 있습니다.

기술 작동 방식

이는 측면 주파수에서의 양자 통신 방법을 기반으로 합니다. 그 특징은 단일 광자가 소스에서 직접 방출되지 않는다는 것입니다. 이는 클래식 펄스의 위상 변조의 결과로 측면 주파수로 전달됩니다. 반송파 주파수와 하위 주파수 사이의 간격은 약 10-20pm입니다. 이 접근 방식을 사용하면 200Mbit/s의 속도로 400미터가 넘는 양자 신호를 브로드캐스트할 수 있습니다.

이는 다음과 같이 작동합니다. 특수 레이저가 1550 nm 파장의 펄스를 생성하여 이를 전기 광학 위상 변조기로 보냅니다. 변조 후에는 변조하는 무선 신호의 양에 따라 반송파와 다른 두 가지 측면 주파수가 나타납니다.

다음으로, 위상 편이를 사용하여 신호가 비트 단위로 인코딩되어 수신측으로 전송됩니다. 신호가 수신기에 도달하면 스펙트럼 필터는 측파대 신호를 추출하고(광자 검출기를 사용하여) 데이터를 다시 위상 변조하고 해독합니다.

보안 연결을 설정하는 데 필요한 정보는 개방형 채널을 통해 교환됩니다. "원시" 키는 전송 및 수신 모듈에서 동시에 생성됩니다. 이에 대한 오류율이 계산되어 네트워크 도청 시도가 있었는지 여부를 보여줍니다. 모든 것이 정상이면 오류가 수정되고 전송 및 수신 모듈에 비밀 암호화 키가 생성됩니다.

픽셀 /PD

앞으로 해야 할 일

양자 네트워크의 이론적인 "해킹 불가능성"에도 불구하고 아직은 절대적인 암호화 보호 기능을 제공하지 않습니다. 장비는 안전에 큰 영향을 미칩니다. 몇 년 전 워털루 대학교의 엔지니어 그룹은 양자 네트워크에서 데이터를 가로챌 수 있는 취약점을 발견했습니다. 이는 광검출기를 "눈이 멀게"할 가능성과 관련이 있습니다. 검출기에 밝은 빛을 비추면 포화되어 광자 등록이 중단됩니다. 그런 다음 빛의 강도를 변경하여 센서를 제어하고 시스템을 속일 수 있습니다.

이 문제를 해결하려면 수신기의 작동 원리를 바꿔야 합니다. 탐지기에 대한 공격에 민감하지 않은 보호 장비에 대한 계획이 이미 있습니다. 이러한 탐지기는 단순히 포함되지 않습니다. 그러나 이러한 솔루션은 양자 시스템 구현 비용을 증가시키며 아직 실험실을 벗어나지 못했습니다.

“저희 팀도 이 방향으로 노력하고 있어요. 우리는 캐나다 전문가 및 기타 외국 및 러시아 그룹과 협력합니다. 하드웨어 수준에서 취약점을 해결한다면 양자 네트워크는 널리 보급되어 새로운 기술을 테스트하기 위한 시험장이 될 것입니다.”라고 Arthur Gleim은 말합니다.

전망

점점 더 많은 국내 기업들이 양자 솔루션에 관심을 보이고 있습니다. Quantum Communications LLC만이 고객에게 매년 10개의 데이터 전송 시스템을 제공합니다. 범위(200~10km)에 따라 장비 한 세트의 비용은 12천만~XNUMX천XNUMX백만 루블입니다. 가격은 더 적당한 성능 매개 변수를 가진 외국 아날로그와 비슷합니다.

올해 Quantum Communications는 XNUMX억 루블에 달하는 투자를 받았습니다. 이 돈은 회사가 제품을 국제 시장에 출시하는 데 도움이 될 것입니다. 그들 중 일부는 타사 프로젝트 개발에 사용됩니다. 특히, 분산 데이터 센터를 위한 양자 제어 시스템의 생성입니다. 이 팀은 기존 IT 인프라에 통합될 수 있는 모듈식 시스템을 사용합니다.

양자 데이터 전송 시스템은 미래에 새로운 유형의 인프라의 기반이 될 것입니다. 데이터를 보호하기 위해 기존 암호화와 결합된 양자 키 배포 시스템을 사용하는 SDN 네트워크가 나타날 것입니다.

제한된 기밀 유지 기간으로 정보를 보호하기 위해 수학적 암호화가 계속 사용될 것이며, 양자 방법은 보다 강력한 데이터 보호가 필요한 영역에서 틈새 시장을 찾을 것입니다.

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출처 : habr.com