Квантовые сети телеком стандарта
-
Upload
heotex -
Category
Technology
-
view
274 -
download
2
Transcript of Квантовые сети телеком стандарта
Квантовая криптография в телекоммуникационных линиях
связи
Санкт-Петербург2014
1
Проблемы существующих методов защиты информации
• Безопасность основана на том, что перехватчик не успеет расшифровать информацию, пока она актуальна
• В 2010 ключ RSA 768 bit был декодирован [1]
• Увеличение длины ключей перегружает инфраструктуру
• Появление квантовых процессоров угрожает традиционным шифрам
• Сообщается о создании квантового процессора на 512 кубит в 2013 году [2]
[1] K. Aoki, J. Franke, A. K. Lenstra et al. Factorization of a 768-bit RSA modulus // Proceedings of
the 30th annual conference on Advances in cryptology, pp. 333-350 (2010)
[2] http://www.dwavesys.com
2
В 2013 г. Компания «D-wave Systems» поставила Google 512 кубитный твёрдотельныйквантовый процессор
http://www.dwavesys.com/
Перспективные угрозы
3
Проблема передачи ключа
Существует «совершенный» закрытый криптографический ключ – абсолютно стойкий:
◦ Длина его равна длине сообщения
◦ Используется он один раз
◦ Распределение битов в ключе абсолютно случайно
Этот ключ должен быть известен только отправителю и получателю – как это сделать?
C.E. Shannon. Communication Theory of Secrecy Systems // Bell System Technical Journal. –1949.
–vol. 28. –№4. –рр. 656–715.
4
Защита информации на физическом уровне
Квантовая криптография (QKD) позволяет защищать информацию на основе законов квантовой физики.
Обнаружение перехвата может быть выполнено при использовании одиночных фотонов в линии связи.
5
Любое подслушивание в канале сразу обнаруживается
[1] C. Bennett, G. Brassard. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing // Proc. of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal
Processing. 1984. pp. 175-179.
Одиночный фотон:
Нельзя незаметно измерить
Нельзя разделить
Нельзя скопировать
Физические основы квантовых коммуникаций
?АЛИСА
БОБ
ЕВА
Основа безопасности: кубит в несобственном состоянииневозможно измерить в точности
6
Области применения
1. Государственные структуры
Обмен секретной информацией и передачи команд управления, как внутри одного учреждения, так и между несколькими учреждениями
2. Оборонные ведомства и спецсвязь
Передача команд управления, документов, аудио- и видео- трафика
3. Банковские и финансовые учреждения
генерация и распределение закрытых частей криптографических ключей для использования как внутри организации, так и клиентами
4. Промышленные предприятия
организация внутренней сети, безопасный документооборот
7
Многоузловые квантовые сети
Восьмиузловая сеть точка-точка(Австрия):
◦ idQuantique (3 устройтсва)
◦ Toshiba Research
◦ GAP Optique
◦ University of Vienna
◦ Centre National de la Recherche Scientifique
◦ Ludwig Maximillians University(свободное пространство)
M. Peev, C. Pacher, R. Alléaume et al. // New Journal of Physics 11 (2009) 075001
Среднее расстояние 25 km, скорость 10 kbit/s, максимальное расстояние 80 km
QKD сети:
1. SECOQC QKD network (Austria)
2. DARPA (USA)
3. SwissQuantum
4. Tokyo QKD
8
DARPA (США)
Основные результаты:
Крупнейшая в мире квантовая криптографическая сеть
• Количество узлов: 10
• Расстояние между узлами: до 55 км (среднее 35 км)
• Битовая скорость: 1 кбит/с
• Коэффициент квантовых ошибок: 3%
• Приведенные данные –2005 года, более свежих нетв открытой печати
9
SwissQuantum
(Швейцария – Франция)
• Расстояние между узлами: до 17 км (среднее 12 км)
• Битовая скорость: 0,9 кбит/с
• Коэффициент квантовых ошибок: 2%
Основные результаты:
Системы используются в пятерке крупнейших банков Швейцарии
10
Tokyo QKD network (Япония)
• Количество узлов: 6
• Расстояние между узлами: до 90 км (среднее 45 км)
• Битовая скорость: до 1 Мбит/с (45 км)
• Коэффициент квантовых ошибок: 3%
Основные результаты:
Реализована передача видеосигнала, закодированного с помощью квантового ключа
11
Система квантовой криптографии на боковых частотах QC (Россия)
Диаметр Москвы: 35-40 км
На этом расстоянии нашасистема генерирует ключсо скоростью до 1 Мбит/c(лучшие существующие аналоги: 500 кбит/с)
Расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга: 620 км
Для нашей системы потребуется 3 ретранслирующие станции(для лучших аналогов: 4-5)
Не нужно прокладывать новые линии связи, используется стандартное телекоммуникационное волокно
12
Система QC предельной дальности
• Предельная дальность: 250 км
• Генерации ключей: до 1 Мбит/с
• Потери в линии: до 50 ДБ
• Скорость передачи данных до 10 Гбит/с
• Тип применяемого детектора SSPD
13
Параметры устройства QC
Параметр Значение
Рабочая длина волны, нм 1550
Скорость генерации ключа,
кбит/с
> 800 (20 км)
> 1 (200 км)
Коэффициент ошибок
(QBER)3% (не более)
14
Анализ конкурентовУстройство Страна Скорость на
100кмПредельная дальность
Совместимость с WDM
1. Clavis2,idQuantique
Швейцария 10 бит/с 100 км
2. Q-Box,MAGIQ
США 23 бит/с 140 км
3. Cygnus, SeQureNet
Франция 100 бит/с 80 км
4. QC Россия 1000 бит/с 250 км
Система Idquantique Система MagiQ
15
Резюме предложения QC
Области применения
• Государственный сектор
• Финансовая сфера
• Промышленность
Система безопаснойпередачи данных
Технические параметры:
• Скорость передачи квантового криптографического ключа:
• от 100 кбит/с – на расстоянии до 25км (до 5 дБ потерь в канале)
• от 10 кбит/с – на расстоянии до 100км (до 20 дБ потерь в канале)
• Скорость передачи данных до 10 Гбит/с
• Число квантовых каналов до 10
• Длина волны: 1550 нмГабариты блоков отправителя и получателя: 218х80х100 см
16
Контакты: +7 92 15 77 55 02, [email protected] 17