Quantum Communications-företaget skapar distributionssystem för krypteringsnyckel. Deras huvuddrag är omöjligheten att "avlyssna".
/Wikimedia/
Varför används kvantnät?
Data anses skyddade om dess dekrypteringstid avsevärt överstiger dess "utgångsdatum". Idag blir det svårare att uppfylla detta villkor – detta beror på utvecklingen av superdatorer. För bara några år sedan "bemästrade" ett kluster av 80 Pentium 4-baserade datorer () 1024-bitars RSA-kryptering på bara 104 timmar.
På en superdator kommer den här tiden att bli betydligt kortare, men en av lösningarna på problemet kan vara ett "absolut starkt chiffer", vars koncept föreslogs av Shannon. I sådana system genereras nycklar för varje meddelande, vilket ökar risken för avlyssning.
Här kommer en ny typ av kommunikationslinje att komma till undsättning - kvantnätverk som överför data (kryptografiska nycklar) med hjälp av enstaka fotoner. När man försöker fånga upp en signal förstörs dessa fotoner, vilket fungerar som ett tecken på intrång i kanalen. Ett sådant dataöverföringssystem skapas av ett litet innovativt företag vid ITMO University - Quantum Communications. Vid rodret står Arthur Gleim, chef för Quantum Information Laboratory, och Sergei Kozlov, chef för International Institute of Photonics and Optoinformatics.
Hur tekniken fungerar
Den är baserad på metoden för kvantkommunikation vid sidofrekvenser. Dess egenhet är att enskilda fotoner inte emitteras direkt av källan. De överförs till sidofrekvenser som ett resultat av fasmodulering av klassiska pulser. Intervallet mellan bärvågsfrekvensen och subfrekvenserna är cirka 10–20 pm. Detta tillvägagångssätt låter dig sända en kvantsignal över 200 meter med en hastighet av 400 Mbit/s.
Det fungerar enligt följande: en speciell laser genererar en puls med en våglängd på 1550 nm och skickar den till en elektrooptisk fasmodulator. Efter modulering uppträder två sidofrekvenser som skiljer sig från bärvågen genom mängden av den modulerande radiosignalen.
Därefter, med användning av fasförskjutningar, kodas signalen bit-för-bit och sänds till den mottagande sidan. När det når mottagaren extraherar spektralfiltret sidobandssignalen (med hjälp av en fotondetektor), fasmodulerar och dekrypterar data.
Den information som behövs för att upprätta en säker anslutning utbyts över en öppen kanal. Den "råa" nyckeln genereras samtidigt i sändnings- och mottagningsmodulerna. En felfrekvens beräknas för den, som visar om det gjordes ett försök att avlyssna nätverket. Om allt är i sin ordning korrigeras felen och en hemlig kryptografisk nyckel genereras i sändnings- och mottagningsmodulerna.
/PD
Vad återstår att göra
Trots den teoretiska "unhackbarheten" hos kvantnätverk ger de ännu inte absolut kryptografiskt skydd. Utrustning har en stark inverkan på säkerheten. För några år sedan upptäckte en grupp ingenjörer från University of Waterloo en sårbarhet som kunde göra det möjligt för data att fångas upp i ett kvantnätverk. Det var förknippat med möjligheten att "blinda" fotodetektorn. Om du lyser starkt ljus på detektorn blir den mättad och slutar registrera fotoner. Sedan kan du, genom att ändra ljusets intensitet, styra sensorn och lura systemet.
För att lösa detta problem måste principerna för drift av mottagare ändras. Det finns redan ett system för skyddad utrustning som är okänslig för attacker på detektorer - dessa detektorer ingår helt enkelt inte i det. Men sådana lösningar ökar kostnaderna för att implementera kvantsystem och har ännu inte gått längre än laboratoriet.
"Vårt team arbetar också i den här riktningen. Vi samarbetar med kanadensiska specialister och andra utländska och ryska grupper. Om vi lyckas stänga sårbarheter på hårdvarunivå kommer kvantnätverk att bli utbredda och bli en testplats för att testa ny teknologi”, säger Arthur Gleim.
Utsikter
Fler och fler inhemska företag visar intresse för kvantlösningar. Endast Quantum Communications LLC förser kunder med fem dataöverföringssystem årligen. En uppsättning utrustning, beroende på räckvidden (från 10 till 200 km), kostar 10–12 miljoner rubel. Priset är jämförbart med utländska analoger med mer blygsamma prestandaparametrar.
I år fick Quantum Communications investeringar till ett belopp av hundra miljoner rubel. Dessa pengar kommer att hjälpa företaget att ta ut produkten till den internationella marknaden. Några av dem kommer att gå till utveckling av tredjepartsprojekt. I synnerhet skapandet av kvantkontrollsystem för distribuerade datacenter. Teamet förlitar sig på modulära system som kan integreras i befintlig IT-infrastruktur.
Kvantdataöverföringssystem kommer att bli grunden för en ny typ av infrastruktur i framtiden. SDN-nätverk kommer att dyka upp som använder kvantnyckeldistributionssystem parade med traditionell kryptering för att skydda data.
Matematisk kryptografi kommer även fortsättningsvis att användas för att skydda information med en begränsad sekretessperiod, och kvantmetoder kommer att hitta sin nisch inom områden där mer robust dataskydd krävs.
I vår blogg om Habré:
Källa: will.com