Nākamais kaujas lauks karā pret kvantu uzlaušanu

Kvantu uzlaušana ir jaunākās bailes informācijas drošības pasaulē. Ne tik sen fiziķi apgalvoja, ka viņi var nosūtīt informāciju ar perfektu drošību, izmantojot metodi, kas pazīstama kā kvantu atslēgu izplatīšana.

Tas izmanto kvantu mehānikas likumus, lai garantētu pilnīgi drošu saziņu. Un vismaz teorētiski jūs iegūstat pilnīgi drošu saziņu.

Problēma ir tāda, ka praksē kvantu atslēgu izplatīšanai izmantotajam aprīkojumam ir vairākas nepilnības, kuras noklausītājs var izmantot, lai iegūtu informāciju par nosūtītajiem ziņojumiem. Dažādas grupas ir pierādījušas, kā kvantu uzlaušana rada reālus draudus perfekti drošai saziņai.

Tātad kaķa un peles spēlē par informācijas drošību fiziķi ir cīnījušies, izstrādājot drošāku aprīkojumu. Šodien Nitins Džeins no Maksa Planka Gaismas zinātnes institūta Erlangenā, Vācijā, un daži draugi parāda, kā izmaiņas joprojām atstāj iekārtu atvērtu uzbrukumam, bet tajā pašā laikā atklāj, kā varētu izveidot nākamās paaudzes kvantu kriptogrāfiju. labāk.

Kvantu atslēgu sadalījumā Alise nosūta Bobam informāciju, kas kodēta atsevišķu fotonu polarizācijā. Tātad viņa varētu nosūtīt 0 un 1 secību kā horizontāli un vertikāli polarizētu fotonu sēriju. Pēc tam Bobs var izmantot šo informāciju kā atslēgu vienreizējai blokam informācijas nosūtīšanai ar nevainojamu drošību. Līdz ar to nosaukums kvantu atslēgu sadalījums.

Noklausītāja Ieva var redzēt Alises sūtīto informāciju tikai tad, ja zina virzienus, kas atbilst vertikālajam un horizontālajam virzienam. Fiziķi to sauc par sistēmas pamatu.

Nezinot bāzi, informācija, ko nes fotoni, šķitīs nejauša. Tātad galvenā kvantu atslēgu izplatīšanas drošības sastāvdaļa ir Alises bāzes noslēpuma glabāšana.

Pirms nedaudz vairāk kā 10 gadiem hakeri atrada veidu, kā Ieva atklāt Alises bāzi. Ievai atliek tikai apgaismot Alises aprīkojumu un izmērīt atstaroto fotonu polarizāciju. Tie būs atlēcuši no optiskajiem komponentiem, kas nosaka Alises bāzi, un tādējādi tiks polarizēti tādā pašā veidā. Tas dod Ievai nepieciešamo informāciju, lai atšifrētu pārraides, lai Alise nebūtu gudrāka.

Dažādas komandas ir parādījušas, kā šī pieeja var uzlauzt komerciāli pieejamās kvantu kriptogrāfijas ierīces, atklājot, ka apgalvojums par perfektu drošību ir nedaudz pārspīlēts.

Bet fiziķi ir cīnījušies pretī. Viens veids, kā apturēt šāda veida uzbrukumus, ir iekļaut ierīci, ko sauc par izolatoru, kas ļauj gaismai pārvietoties vienā virzienā, bet ne otrā virzienā. Tātad Alise var pārraidīt savus fotonus no iekārtas, bet Ieva nevar nosūtīt fotonus tajā.

Darbs, ko Džeins un citi ir paveikuši, lai izpētītu šo ierīču optiskās īpašības, lai noskaidrotu, cik drošas tās ir. Šie puiši ir pārbaudījuši vairāku kvantu atslēgu sadalē izmantoto komponentu, tostarp izolatoru, optiskās īpašības.

Pārbaudes ir bijušas vienkāršas. Viņi sūta uz ierīci vairākus fotonus un mēra to skaitu. Bet vissvarīgākais ir tas, ka viņi to ir paveikuši dažādos viļņu garumos no 1000 līdz 1700 nanometriem.

Rezultāti atklāj. Telekomunikāciju pārraidei tiek izmantoti aptuveni 1550 nanometru viļņu garumi. Un Jain un co izmērītie izolatori darbojas labi šajā viļņa garumā.

Taču šīs ierīces nav tik labas citos viļņu garumos. Pat augstas veiktspējas izolatoriem nav augstas izolācijas citos viļņu garuma reģionos, piemēram, no 1300 līdz 1400 nanometriem, kur Ieva var viegli iegūt abus lāzera avotus.

Citiem vārdiem sakot, Ieva joprojām var atklāt Alises bāzi, izmantojot citas krāsas lāzerus.

Tas būs satraucošs atklājums organizācijām, kuras tagad izmanto kvantu atslēgu izplatīšanu, lai aizsargātu savus datus, nemaz nerunājot par uzņēmumiem, kas pārdod komerciālas kvantu atslēgu izplatīšanas iekārtas.

Bet viss vēl nav zaudēts, saka Džeins un citi. Joprojām ir vairāk pretpasākumu, kas var aizsargāt kvantu atslēgu sadalījumu no Ievas uzbrukumiem citos viļņu garumos. Tā vietā, lai izmantotu pasīvu ierīci, piemēram, izolatoru, Alise varētu izmantot aktīvu ierīci, kas mēra ienākošos fotonus, cerot pamanīt Ievu darbībā. Ja Alise papildus izolatoram satur uzraudzības detektoru, Ievai būtu diezgan grūti vienlaikus apiet abus šos pretpasākumus, saka Džeins un citi.

Teorētiķi var palīdzēt arī šeit. Kvantu mehānikas likumi garantē ziņojuma slepenību ar nosacījumu, ka informācijas apjoms, kas noplūst, ir mazāks par kādu slieksni, ko nosaka konkrētās izmantotā protokola detaļas.

Šāda veida uzbrukumos Ieva iegūst tikai noteiktu daudzumu informācijas par slepeno atslēgu. Ja viņa saņem vairāk par šo slieksni, viņa var sākt atšifrēt visus ar to kodētos slepenos ziņojumus.

Teorētiķi var palīdzēt, nosakot, cik daudz informācijas Ieva varētu iegūt no saviem uzbrukumiem, un attiecīgi paaugstinot slieksni. Tas palielina sistēmas drošību, bet arī ievērojami palēninās datu nosūtīšanu.

Tas ir interesants darbs. Informācijas drošības speciālisti vienmēr ir nodevušies kaķa un peles karam pret uzbrucējiem. Īsu laiku šie speciālisti bija cerējuši, ka kvantu atslēgu izplatīšana būs galvenais ierocis šī kara izbeigšanai. Tagad šī cerība šķiet pāragra.

Atsauce: arxiv.org/abs/1408.0492 : Trojas zirgu uzbrukuma riska analīze praktiskām kvantu atslēgu izplatīšanas sistēmām

paslēpties