Eind december 2019 kwamen onderzoekers van de University of Science and Technology. Koning Abdullah (Saoedi-Arabië) en de Universiteit van St. Andrews (Schotland) hebben een nieuw, onbreekbaar beveiligingssysteem gepresenteerd. Ze hebben een optische microchip gemaakt waarmee informatie van gebruiker naar gebruiker kan worden verzonden via een eenmalig communicatiekanaal. Volgens de makers zijn zelfs kwantumcomputers niet in staat om dergelijke cryptografie te doorbreken.
Moderne cryptografische technieken maken snelle gegevensuitwisseling mogelijk, maar kwantumalgoritmen zullen het op een dag gemakkelijk maken om te breken. De makers van de microchip beweren dat hun cryptografiemethode niet kan worden gehackt en dat deze minder ruimte op het netwerk inneemt dan traditionele communicatie. Het voorgestelde systeem maakt gebruik van sleutels die worden gegenereerd door een optische chip, die niet worden opgeslagen of verzonden met het bericht. Als gevolg hiervan kunnen ze niet opnieuw worden gemaakt of onderschept.
Onderzoekers van de University of Science and Technology. King Abdullah en St Andrews University onthullen een nieuw, onbreekbaar beveiligingssysteem
De nieuwe technologie is absoluut onbreekbaar, zoals we in het artikel hebben aangetoond. Het kan worden gebruikt om vertrouwelijke communicatie tussen gebruikers te beschermen die op elke afstand zijn gescheiden, bij bijna-lichtsnelheden en met behulp van goedkope optische chips die compatibel zijn met elektronica ”, legt het hoofd van de studie, professor Andrea di Falco van de School of Physics and Astronomy, uit. aan de Universiteit van St. Andrews.
Volgens de ontwikkelaars opent hun technologie een volledig nieuwe cryptografietechniek die "perfecte geheimhouding" biedt op wereldschaal met minimale kosten.
Het implementeren van massale en betaalbare wereldwijde beveiligingstechnieken is een wereldwijde uitdaging en we bieden een elegante oplossing. Als dit schema over de hele wereld wordt geïmplementeerd, zullen crypto-hackers op zoek moeten naar een andere baan, merken de auteurs op.
Promotie video:
Testen van kwantumversleuteling op glasvezellijnen met een lengte van 143 kilometer
Op 25 september 2019 werd bekend dat het Kazan Quantum Center van de Kazan National Research Technical University, vernoemd naar A. N. Tupolev - KAI (KKTs KNITU-KAI), Rostelecom en Tattelecom, met succes de uitwisseling van kwantumversleutelingssleutels op een glasvezelcommunicatielijn heeft verzorgd (FOCL) met een lengte van 143 kilometer. Dit is een record voor het exploiteren van commerciële communicatienetwerken. Eerder, in 2018, testte Rostelecom een vergelijkbare technologie op FOCL met een lengte van 58 kilometer.
In Tatarstan verbond een testglasvezelcommunicatielijn (glasvezelcommunicatielijn) het laboratorium voor praktische kwantumcryptografie van de KKC KNITU-KAI met het Rostelecom-communicatiecentrum in Apastovo. Bij het testen waren de backbone-netwerken betrokken van twee onafhankelijke telecomoperatoren - Rostelecom en Tattelecom, wat belangrijk is voor de praktische implementatie van kwantumcommunicatie.
Een van de technische uitdagingen is om de overdracht van kwantumsleutels over lange afstanden in glasvezellijnen te verzekeren. Het geteste prototype van een datatransmissie- en ontvangstcomplex met hybride kwantum-klassieke bescherming is ontwikkeld bij KNITU-KAI en ondersteunt de overdracht van kwantumsleutels over grote afstanden. Het omvat een systeem voor de distributie van kwantumsleutels op zijfrequenties, een cryptorouter en een enkele foton-detector vervaardigd door het Russische bedrijf SKONTEL. De ontwikkeling van de St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO University) werd gebruikt als het eerste systeem voor de distributie van kwantumsleutel.
Bij het testen van de werking van de cryptorouter werden videoconferentiesessies georganiseerd tussen twee communicatieknooppunten op een afstand van 143 kilometer met een optisch verlies in het kanaal van 37 dB. Voor de uitwisseling van encryptiesleutels werd een stroom losse fotonen gebruikt, in de kwantumtoestanden waarvan klassieke informatie werd geschreven. Kwantumdistributie van sleutels vond plaats bij een modulatiefaseveranderingsfrequentie van 100 MHz met een gemiddeld aantal fotonen van 0,2 per modulatieklok. De gemiddelde waarde van de generatiesnelheid van kwantumsleutels in het kanaal maakte het mogelijk om de 256-bits coderingssleutel tot twee keer per minuut te wijzigen.
Experts zijn van mening dat kwantumcommunicatie de hoogste mate van bescherming biedt van datatransmissie via glasvezellijnen die in september 2019 bestaat. De technologie is gebaseerd op het gebruik van fundamentele wetten van de kwantumfysica die niet kunnen worden omzeild. Om encryptiesleutels uit te wisselen, gebruikt de technologie enkele fotonen, waarvan de toestand onherroepelijk verandert zodra iemand ze probeert te "lezen". Elke poging tot onderschepping wordt onmiddellijk gedetecteerd en voorkomen.
Rostelecom heeft in Rusland een experimenteel netwerk voor gegevensoverdracht met kwantumversleuteling georganiseerd
Op 5 juni 2019 presenteerde Rostelecom een experimenteel gegevensoverdrachtnetwerk met kwantumversleuteling. Voor het eerst gebruikt het apparatuur en oplossingen van verschillende fabrikanten met de organisatie van hun juiste interactie langs het gehele datatransmissiepad. Ook heeft een dergelijk netwerk voor het eerst in het land verschillende knooppunten met de technische mogelijkheid om veel gebruikers te verbinden, ongeacht de locatie van hun kantoren en de gebruikte cryptografische apparatuur met QKD (quantum key distribution technology).
Het proefnetwerk in Sint-Petersburg omvat knooppunten in de laboratoria van Rostelecom aan de Sinopskaya-dijk, in het SafeNet-engineeringcentrum aan de Aptekarsky-prospect, evenals in het communicatiemuseum aan de Pochtamtsky-baan. Ze zijn allemaal met elkaar verbonden door de snelle glasvezel datalijnen van Rostelecom. Om de bescherming van informatieoverdracht met behulp van de QKD te organiseren, zijn alleen huishoudelijke apparatuur en oplossingen betrokken - de St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO University), het Russian Quantum Center, T8 en S-Terra. Het multinode-netwerk in St. Petersburg genereert in 1 seconde meer dan 2000 bits aan geheime sleutelinformatie.
Rostelecom houdt zich sinds ongeveer een jaar bezig met het diepgaand testen van apparatuur en oplossingen van binnenlandse leveranciers op het gebied van kwantumcommunicatie. Over het geheel genomen zijn we tevreden met de resultaten, ze bewijzen dat het gebruik van de KKK technisch betaalbaar is op de bestaande infrastructuur van Rostelecom. Nu gaan we naar een fundamenteel nieuw niveau van testen, wanneer een multi-node netwerk wordt gecreëerd met apparatuur van verschillende leveranciers. Op een dergelijk netwerk is het belangrijk voor ons om prototypes van commerciële diensten aan potentiële klanten te testen en te laten zien, bijvoorbeeld de organisatie van de bescherming van backbone-datatransmissiekanalen of virtuele privénetwerken (VPN's) met behulp van QKD. Het netwerk dat in St. Petersburg is opgezet, zal worden gebruikt om toekomstige commerciële diensten te testen”, zegt Boris Glazkov, Vice President Strategic Initiatives van Rostelecom.
Rostelecom verwacht in de komende twee jaar de eerste commerciële diensten te lanceren die gebruik maken van quantum key distribution (QKD) -technologie - het garandeert de hoogste mate van bescherming van gegevensoverdracht, aangezien het gebaseerd is op fundamentele natuurwetten. Dit werd verklaard door de president van het bedrijf Mikhail Oseevsky.
Deskundigen zijn van mening dat kwantumcommunicatie het hoogste niveau van gegevensoverdrachtbeveiliging biedt dat beschikbaar is in juni 2019. De technologie is gebaseerd op het gebruik van fundamentele wetten van de kwantumfysica die niet kunnen worden omzeild. Om encryptiesleutels uit te wisselen, gebruikt de technologie enkele fotonen, waarvan de toestand onherroepelijk verandert zodra iemand ze probeert te "lezen". Elke poging tot onderschepping wordt onmiddellijk gedetecteerd en voorkomen.
Tests van het systeem voor kwantumbescherming van datatransmissie op FOCL van Rostelecom
Op 29 januari 2019 kondigde Rostelecom aan dat het met succes de tweede fase van het testen van huishoudelijke apparatuur en oplossingen voor de organisatie van kwantumbescherming van datatransmissie op de bestaande glasvezelcommunicatielijn (FOCL) had voltooid. De testdeelnemers waren het Russian Quantum Center (RQC), QRate en S-Terra CSP.
Kwantumcryptografie heeft het niveau van praktisch gebruik nog niet bereikt, maar is er wel dichtbij gekomen. Er zijn verschillende organisaties in de wereld waar actief onderzoek wordt gedaan op het gebied van kwantumcryptografie. Onder hen zijn IBM, GAP-Optique, Mitsubishi, Toshiba, Los Alamos National Laboratory, California Institute of Technology (Caltech), evenals het jonge MagiQ-bedrijf en de QinetiQ-holding, ondersteund door het Britse ministerie van Defensie. Het deelnemersveld omvat zowel 's werelds grootste instellingen als kleine startende ondernemingen, waardoor we kunnen spreken over de beginperiode van de vorming van een marktsegment, waarin beiden op gelijke voorwaarden kunnen deelnemen.
De kwantumrichting van cryptografische informatiebescherming is natuurlijk veelbelovend, aangezien kwantumwetten het mogelijk maken om informatiebeschermingsmethoden naar een kwalitatief nieuw niveau te brengen. Tot op heden is er al ervaring met het opzetten en testen van een computernetwerk dat wordt beschermd door kwantumcryptografische methoden - het enige netwerk ter wereld dat niet kan worden gehackt.
Quantum computing vormt een bedreiging voor cybersecurity
Asymmetrische cryptografie is gebaseerd op twee sleutels: de ene kan gegevens coderen, de andere wordt gebruikt om deze te decoderen. In theorie zullen kwantumcomputers problemen aanzienlijk sneller kunnen oplossen dan conventionele computers en privésleutels kunnen decoderen. Gezien de snelheid waarmee kwantumcomputers zich ontwikkelen, kan dit binnen 5-10 jaar gebeuren.
Met de komst van kwantumcomputers zal traditionele codering niet langer effectief zijn. Dit betekent dat alle waardevolle informatie die in gecodeerde vorm wordt verzonden, eronder zal lijden, banktransacties en cryptocurrencies in gevaar komen, aanvallers toegang kunnen krijgen tot kritieke energievoorzieningen van overal ter wereld, enz. Zoals de expert opmerkte, treft dit probleem niet alleen de inlichtingengemeenschap en experts op het gebied van cybersecurity, maar ook sociale platforms en messengers, zoals WhatsApp, die sleutels gebruiken om gebruikers te autoriseren.
Standaardisatie 2019: NPK Kryptonit zal de ontwikkeling van post-kwantumcryptografiestandaarden in Rusland leiden. De
hoofden van het cryptografielaboratorium van NPK Kryptonit zullen ontwerpen van nationale standaarden van de Russische Federatie ontwikkelen die post-kwantummechanismen voor cryptografische informatiebescherming definiëren. De beslissing werd genomen tijdens een vergadering van de technische commissie voor standaardisatie "Cryptografische bescherming van informatie" (TC 26), gerapporteerd in de NPK "Kryptonite" op 19 november 2019.
Kwantumcryptografie voor mobiele apparaten
Kwantumcryptografie is in theorie een uiterst betrouwbare methode om communicatiekanalen te beschermen tegen afluisteren, maar in de praktijk is het nog vrij moeilijk om het te implementeren. Aan beide uiteinden van het kanaal moet complexe apparatuur worden geïnstalleerd - enkele fotonbronnen, fotonpolarisatiecontroles en gevoelige detectoren. Om de polarisatiehoek van fotonen te meten, is het noodzakelijk om precies te weten hoe de apparatuur aan beide uiteinden van het kanaal is georiënteerd. Hierdoor is kwantumcryptografie niet geschikt voor mobiele apparaten.
Wetenschappers van de Universiteit van Bristol hebben een plan voorgesteld waarbij complexe apparatuur slechts voor één onderhandelaar nodig is. De tweede wijzigt alleen de toestand van de fotonen, codeert deze informatie en stuurt ze terug. De apparatuur hiervoor kan in een zakapparaat worden geplaatst. De auteurs stellen ook een oplossing voor het probleem van apparatuuroriëntatie voor. Metingen worden in willekeurige richtingen uitgevoerd. De lijst met richtingen kan openlijk worden gepubliceerd, maar bij het decoderen wordt alleen rekening gehouden met samenvallende richtingen.
