A empresa Quantum Communications está criando sistemas de distribuição de chaves de criptografia. Sua principal característica é a impossibilidade de "escutas telefônicas".
Rama / Wikimedia / CC BY-SAPor que as redes quânticas estão envolvidas
Os dados são considerados protegidos se o tempo de descriptografia exceder significativamente a "data de validade". Hoje está se tornando mais difícil cumprir essa condição - o desenvolvimento de supercomputadores é o culpado. Alguns anos atrás, um cluster de 80 computadores baseados no Pentium 4 “dominou” (
p. 6 no artigo ) a criptografia RSA de 1024 bits em apenas 104 horas.
Em um supercomputador, esse tempo será significativamente menor, mas uma das soluções para o problema pode ser uma "cifra absolutamente forte", cujo conceito foi proposto por Shannon. Nesses sistemas, chaves são geradas para cada mensagem, o que aumenta o risco de sua interceptação.
Aqui, um novo tipo de linha de comunicação chegará ao resgate - redes quânticas que transmitem dados (chaves criptográficas) usando fótons únicos. Quando você tenta interceptar o sinal, esses fótons são destruídos, o que serve como sinal de invasão do canal. Esse sistema de transferência de dados é criado pela pequena empresa inovadora da Universidade ITMO, a Quantum Communications. No comando estão Arthur Glaim, chefe do laboratório de informática quântica, e Sergey Kozlov, diretor do Instituto Internacional de Fotônica e Optoinformática.
Como a tecnologia funciona
É baseado no método de comunicação quântica em frequências laterais. Sua peculiaridade é que fótons únicos não são emitidos diretamente pela fonte. Eles são transportados para as frequências laterais como resultado da modulação de fase dos pulsos clássicos. O intervalo entre a frequência da portadora e as sub-frequências é de aproximadamente 22 a 20 horas. Essa abordagem permite transmitir um sinal quântico a 200 metros a uma velocidade de 400 Mbit / s.
Funciona da seguinte maneira: um laser especial gera um pulso com um comprimento de onda de 1550 nm e o envia ao modulador de fase eletro-óptico. Após a modulação, aparecem duas frequências laterais, que diferem da operadora pelo valor do sinal de rádio modulado.
Além disso, usando mudanças de fase, o sinal é codificado em bits e transmitido para o lado receptor. Quando chega ao receptor, o filtro espectral emite um sinal de frequência lateral (usando um detector de fótons), executa modulações de fase repetidas e descriptografa os dados.
As informações necessárias para estabelecer uma conexão segura são trocadas por um canal aberto. Uma chave bruta é gerada simultaneamente nos módulos de transmissão e recepção. É calculada uma taxa de erro para isso, que mostra se houve uma tentativa de interceptar a rede. Se tudo estiver em ordem, os erros serão corrigidos e uma chave criptográfica secreta será gerada nos módulos de transmissão e recebimento.
PxHere / PDO que falta fazer
Apesar do "rompimento" teórico das redes quânticas, até agora elas não são uma defesa criptográfica absoluta. O equipamento tem um grande impacto na segurança. Alguns anos atrás, um grupo de engenheiros da Universidade de Waterloo descobriu uma vulnerabilidade que poderia interceptar dados em uma rede quântica. Foi associado à possibilidade de fotodetector "cego". Se você direcionar a luz brilhante para o detector, ele ficará saturado e interromperá o registro de fótons. Então, alterando a intensidade da luz, você pode controlar o sensor e enganar o sistema.
Para resolver esse problema, você precisará alterar os princípios dos receptores. Já existe um circuito de equipamento protegido que é insensível a ataques a detectores - ele simplesmente não possui esses detectores. Mas essas soluções aumentam o custo da introdução de sistemas quânticos e ainda não foram além do laboratório.
“Nossa equipe também trabalha nessa direção. Trabalhamos com especialistas canadenses e outros grupos estrangeiros e russos. Se você conseguir fechar as vulnerabilidades no nível do ferro, as redes quânticas se espalharão e se tornarão um campo de testes para o desenvolvimento de novas tecnologias ”, diz Arthur Glame.
Perspectivas
Mais e mais empresas domésticas estão demonstrando interesse em soluções quânticas. Somente a Quantum Communications LLC fornece aos clientes cinco sistemas de transmissão de dados anualmente. Um conjunto de equipamentos, dependendo do alcance (de 10 a 200 km), custa de 10 a 12 milhões de rublos. O preço é comparável a contrapartes estrangeiras com parâmetros operacionais mais modestos.
Este ano, a Quantum Communications recebeu um investimento de cem milhões de rublos. Esse dinheiro ajudará a empresa a trazer o produto para o mercado internacional. Alguns deles irão para o desenvolvimento de projetos de terceiros. Em particular, a criação de sistemas de controle quântico para data centers distribuídos. A equipe conta com sistemas modulares que podem ser integrados à infraestrutura de TI existente.
No futuro, os sistemas de transmissão de dados quânticos se tornarão a base de um novo tipo de infraestrutura. Aparecerão redes SDN que usam sistemas de distribuição de chaves quânticas combinados com a criptografia tradicional para proteger os dados.
A criptografia matemática continuará sendo usada para proteger as informações com um período limitado de confidencialidade, e os métodos quânticos encontrarão seu nicho nas áreas em que é necessária uma proteção de dados mais robusta.
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