ITMO विद्यापीठातील क्वांटम कम्युनिकेशन्स - अनहॅक न करता येणार्‍या डेटा ट्रान्समिशन सिस्टमचा प्रकल्प

क्वांटम कम्युनिकेशन्स एंटरप्राइझ एन्क्रिप्शन की वितरण प्रणाली तयार करते. त्यांचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे "वायरटॅपिंग" ची अशक्यता.

रामा /विकिमीडिया/ सीसी बाय-एसए

क्वांटम नेटवर्क का वापरले जात आहेत?

डेटाची डिक्रिप्शन वेळ लक्षणीयरीत्या "कालबाह्यता तारीख" ओलांडल्यास डेटा संरक्षित मानला जातो. आज, ही अट पूर्ण करणे अधिक कठीण होत आहे - हे सुपर कॉम्प्युटरच्या विकासामुळे आहे. काही वर्षांपूर्वी, 80 पेंटियम 4-आधारित संगणकांच्या क्लस्टरने “मास्टर” केले (लेखातील पृष्ठ 6) 1024-बिट RSA एन्क्रिप्शन फक्त 104 तासात.

सुपर कॉम्प्युटरवर, ही वेळ लक्षणीयरीत्या कमी असेल, परंतु समस्येचे एक निराकरण "एकदम मजबूत सायफर" असू शकते, ज्याची संकल्पना शॅननने मांडली होती. अशा प्रणालींमध्ये, प्रत्येक संदेशासाठी की व्युत्पन्न केल्या जातात, ज्यामुळे व्यत्यय येण्याचा धोका वाढतो.

येथे, एक नवीन प्रकारची संप्रेषण लाइन बचावासाठी येईल - क्वांटम नेटवर्क जे सिंगल फोटॉन वापरून डेटा (क्रिप्टोग्राफिक की) प्रसारित करतात. सिग्नलमध्ये अडथळा आणण्याचा प्रयत्न करताना, हे फोटॉन नष्ट होतात, जे चॅनेलमध्ये घुसखोरीचे लक्षण म्हणून काम करतात. अशी डेटा ट्रान्समिशन सिस्टीम आयटीएमओ युनिव्हर्सिटी - क्वांटम कम्युनिकेशन्समधील एका छोट्या नाविन्यपूर्ण उपक्रमाद्वारे तयार केली जात आहे. क्वांटम माहिती प्रयोगशाळेचे प्रमुख आर्थर ग्लेम आणि इंटरनॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ फोटोनिक्स अँड ऑप्टोइन्फॉरमॅटिक्सचे संचालक सर्गेई कोझलोव्ह हे प्रमुख आहेत.

तंत्रज्ञान कसे कार्य करते

हे साइड फ्रिक्वेन्सीवर क्वांटम कम्युनिकेशनच्या पद्धतीवर आधारित आहे. त्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे एकल फोटॉन थेट स्त्रोताद्वारे उत्सर्जित होत नाहीत. शास्त्रीय डाळींच्या फेज मॉड्युलेशनच्या परिणामी ते साइड फ्रिक्वेन्सीवर नेले जातात. वाहक वारंवारता आणि उप-फ्रिक्वेन्सींमधील मध्यांतर अंदाजे 10-20 pm आहे. हा दृष्टिकोन तुम्हाला 200 Mbit/s च्या वेगाने 400 मीटरपेक्षा जास्त अंतरावर क्वांटम सिग्नल प्रसारित करण्याची परवानगी देतो.

हे खालीलप्रमाणे कार्य करते: एक विशेष लेसर 1550 एनएमच्या तरंगलांबीसह एक नाडी तयार करतो आणि इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल फेज मॉड्युलेटरकडे पाठवतो. मॉड्युलेशननंतर, मॉड्युलेटिंग रेडिओ सिग्नलच्या प्रमाणात कॅरियरपेक्षा भिन्न असलेल्या दोन बाजूंच्या फ्रिक्वेन्सी दिसतात.

पुढे, फेज शिफ्टचा वापर करून, सिग्नल बिट-बाय-बिट एन्कोड केला जातो आणि प्राप्तकर्त्याकडे प्रसारित केला जातो. जेव्हा ते रिसीव्हरपर्यंत पोहोचते, तेव्हा स्पेक्ट्रल फिल्टर साइडबँड सिग्नल काढतो (फोटॉन डिटेक्टर वापरून), री-फेज मॉड्युलेट करतो आणि डेटा डिक्रिप्ट करतो.

सुरक्षित कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या माहितीची देवाणघेवाण खुल्या चॅनेलवर केली जाते. ट्रान्समिटिंग आणि रिसीव्हिंग मॉड्युलमध्ये "रॉ" की एकाच वेळी तयार केली जाते. त्यासाठी एरर रेट मोजला जातो, जो नेटवर्क वायरटॅप करण्याचा प्रयत्न होता की नाही हे दाखवतो. सर्व काही व्यवस्थित असल्यास, त्रुटी सुधारल्या जातात आणि ट्रान्समिटिंग आणि रिसीव्हिंग मॉड्यूल्समध्ये एक गुप्त क्रिप्टोग्राफिक की व्युत्पन्न केली जाते.

पीएक्सहेरे /पीडी

काय करायचे बाकी आहे

क्वांटम नेटवर्कची सैद्धांतिक "अनहॅकेबिलिटी" असूनही, ते अद्याप परिपूर्ण क्रिप्टोग्राफिक संरक्षण प्रदान करत नाहीत. उपकरणांचा सुरक्षिततेवर मोठा प्रभाव पडतो. काही वर्षांपूर्वी, वॉटरलू विद्यापीठातील अभियंत्यांच्या गटाने एक भेद्यता शोधून काढली ज्यामुळे डेटा क्वांटम नेटवर्कमध्ये रोखला जाऊ शकतो. हे फोटोडिटेक्टरला "आंधळे" करण्याच्या शक्यतेशी संबंधित होते. तुम्ही डिटेक्टरवर तेजस्वी प्रकाश टाकल्यास, ते संतृप्त होते आणि फोटॉनची नोंदणी करणे थांबवते. नंतर, प्रकाशाची तीव्रता बदलून, आपण सेन्सर नियंत्रित करू शकता आणि सिस्टमला मूर्ख बनवू शकता.

या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, रिसीव्हर्सच्या ऑपरेशनची तत्त्वे बदलावी लागतील. डिटेक्टरवरील हल्ल्यांसाठी असंवेदनशील असलेल्या संरक्षित उपकरणांसाठी आधीच एक योजना आहे - हे डिटेक्टर त्यात समाविष्ट नाहीत. परंतु अशा उपायांमुळे क्वांटम प्रणाली लागू करण्याची किंमत वाढते आणि अद्याप प्रयोगशाळेच्या पलीकडे गेलेले नाहीत.

“आमची टीमही या दिशेने काम करत आहे. आम्ही कॅनेडियन तज्ञ आणि इतर परदेशी आणि रशियन गटांना सहकार्य करतो. जर आपण हार्डवेअर स्तरावर असुरक्षा बंद करण्यात व्यवस्थापित केले तर क्वांटम नेटवर्क्स व्यापक होतील आणि नवीन तंत्रज्ञानाच्या चाचणीसाठी एक चाचणी मैदान बनतील,” आर्थर ग्लेम म्हणतात.

संभावना

अधिकाधिक देशांतर्गत कंपन्या क्वांटम सोल्यूशन्समध्ये स्वारस्य दाखवत आहेत. केवळ क्वांटम कम्युनिकेशन्स LLC दरवर्षी पाच डेटा ट्रान्समिशन सिस्टमसह ग्राहकांना पुरवते. श्रेणीनुसार (10 ते 200 किमी पर्यंत) उपकरणांच्या एका संचाची किंमत 10-12 दशलक्ष रूबल आहे. किंमत अधिक विनम्र कामगिरी पॅरामीटर्ससह परदेशी अॅनालॉगशी तुलना करता येते.

या वर्षी, क्वांटम कम्युनिकेशन्सला शंभर दशलक्ष रूबलच्या रकमेची गुंतवणूक प्राप्त झाली. या पैशामुळे कंपनीचे उत्पादन आंतरराष्ट्रीय बाजारात आणण्यास मदत होईल. त्यापैकी काही तृतीय-पक्षाच्या प्रकल्पांच्या विकासासाठी जातील. विशेषतः, वितरित डेटा केंद्रांसाठी क्वांटम कंट्रोल सिस्टमची निर्मिती. टीम मॉड्युलर सिस्टमवर अवलंबून आहे जी विद्यमान IT पायाभूत सुविधांमध्ये समाकलित केली जाऊ शकते.

क्वांटम डेटा ट्रान्समिशन सिस्टम भविष्यात नवीन प्रकारच्या पायाभूत सुविधांचा आधार बनतील. SDN नेटवर्क दिसतील जे डेटा संरक्षित करण्यासाठी पारंपारिक एन्क्रिप्शनसह जोडलेल्या क्वांटम की वितरण प्रणाली वापरतात.

मर्यादित गोपनीयतेच्या कालावधीसह माहितीचे संरक्षण करण्यासाठी गणितीय क्रिप्टोग्राफीचा वापर सुरू राहील आणि क्वांटम पद्धतींना अधिक मजबूत डेटा संरक्षण आवश्यक असलेल्या भागात त्यांचे स्थान मिळेल.

हॅब्रेवरील आमच्या ब्लॉगमध्ये:

• स्मार्ट स्टेथोस्कोप - ITMO युनिव्हर्सिटी प्रवेगक पासून एक स्टार्टअप प्रकल्प
• आयटीएमओ विद्यापीठ कसे कार्य करते: सायबर-फिजिकल सिस्टम्सच्या आमच्या प्रयोगशाळेचा दौरा
• निरोगी आहारासाठी कॉकटेल - हे ITMO युनिव्हर्सिटी एक्सीलरेटरच्या स्टार्टअपने बनवले आहे

स्त्रोत: www.habr.com