- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Есть мнение, что спутниковые квантовые сети — самый эффективный способ развертывания глобальных систем распределения криптографических ключей. Рассказываем, кто уже работает в этом направлении, и говорим о потенциальных проблемах такого подхода.
[1]
/ Unsplash / NASA [2]
Квантовая сеть — это система передачи данных, работа которой подчиняется законам квантовой механики. Обмен информацией происходит с помощью кубитов — поляризованных фотонов, транслируемых по каналу оптической связи. Технология является важным компонентом систем распределения криптографических ключей [3]. В такой системе отправитель и получатель имеют открытый оптический канал связи и передают друг другу ключ для шифрования пакетов.
Безопасность подключения обеспечивают фундаментальные законы физики. Фотоны очень «хрупкие» и разрушаются при считывании. По этой причине квантовые сети практически невозможно «подслушать» — попытка MITM-атаки сразу очевидна принимающей стороне.
Ряд инженеров убежден, что спутниковые квантовые сети — это самый удобный и экономически целесообразный способ построения глобальных систем распределения криптографических ключей. Но сперва поговорим о другом перспективной технологии — квантовых повторителях.
Фотоны поглощаются средой из-за помех, поэтому их сложно транслировать на большие расстояния (около 100 км). Задача квантовых повторителей — предотвратить потери при передаче частиц по оптоволокну. Сегодня такие системы разрабатывают [4] нидерландские инженеры. Они строят тестовую 10-км сеть между Гаагой и городом Делфт. Также в этой сфере работают [5] японские физики.
Но квантовые повторители обладают рядом недостатков. Они позволяют соединить лишь две точки, между которыми протянут оптоволоконный кабель. Передавая данные по цепочке, повторители их декодируют, а затем снова кодируют — такой подход может привести к утечкам в случае компрометации узла. Производство подобных устройств также требует дорогостоящих магнитов [6] и редких минералов. При этом квантовые повторители находятся на самых ранних этапах разработки и об их практическом применении в широких масштабах речи пока не идет.
О чем еще мы пишем в блоге на Хабре
/ Unsplash / Shahadat Rahman [10]
Поэтому некоторые инженеры работают над альтернативными подходами к построению квантовых сетей и систем распределения криптографических ключей на их основе. Группа физиков из университетов США, Японии и Китая посчитала, самым эффективным способом будет метод с разверткой группы спутников на орбите, передающих фотоны на землю посредством лазеров. В своей научной работе инженеры приводят расчеты и результаты симуляций, которые показали, что оптимальный вариант — развертывание 400 спутников на высоте в 3 тыс. километров (стр.10 [11]).
Такой подход позволит пересылать ключи на расстояние до 7,5 тыс. километров — например, от Лондона до Мумбаи. Для квантовых повторителей подобные показатели пока недоступны — их нужно устанавливать на расстоянии до 200 км [12] друг от друга.
В 2016-м китайские инженеры запустили [13] спутник квантовой связи. Спустя год им удалось передать [14] кубит на расстояние свыше 1200 км. Аппарат висел на 500-км орбите и транслировал фотоны с помощью лазера на принимающую станцию в Тибете. В 2018 году технологию уже испытали на практике. Китайские ученые провели 75-минутную видеоконференцию [15] с коллегами из Австрийской академии наук по защищенному каналу.
/ Unsplash / Kevin Quezada [16]
Космическими квантовыми проектами занимаются и физики в Германии. Еще в 2017 году они установили [17], что для передачи и телепортации «запутанных» фотонов можно использовать обычные спутники связи. Примерно в то же время специалисты из Общества научных исследований имени Макса Планка инициировали [18] разработку спутника, заточенного под квантовую криптографию. В планах — спроектировать особый бортовой компьютер для обработки сигналов.
Большое количество специализированных квантовых спутников может создать дополнительные неудобства. Есть мнение, что первые спутники Starlink, запущенные компанией SpaceX, уже мешают вести наблюдения с Земли. Также речь идет о потенциальном переизбытке мусора на околоземной орбите. В Федеральной торговой комиссии США (FTC) предложили [19] разработать ряд документов, которые позволят урегулировать эту проблему, но, скорее всего, этот вопрос не решить лишь бумажными нормативами. Нужны новые системы для очистки орбиты и инструменты [20] для отслеживания обломков и спутников в космосе.
Материалы о сетях и протоколах в блоге VAS Experts:
Автор: VAS Experts
Источник [24]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/kosmos/345316
Ссылки в тексте:
[1] Image: https://habr.com/ru/company/vasexperts/blog/486216/
[2] NASA: https://unsplash.com/photos/yZygONrUBe8
[3] систем распределения криптографических ключей: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%B9
[4] разрабатывают: https://www.nature.com/articles/d41586-018-01835-3
[5] работают: https://habr.com/ru/company/vasexperts/blog/440558/
[6] дорогостоящих магнитов: https://youtu.be/I-w3D_nR4_E
[7] Что известно о новой уязвимости кабельных модемов: https://habr.com/ru/company/vasexperts/blog/485934/
[8] «Сверить часы»: что известно о новом протоколе синхронизации времени серверов: https://habr.com/ru/company/vasexperts/blog/485058/
[9] Как энтузиаст поднял Wi-Fi-сеть под DOS: https://habr.com/ru/company/vasexperts/blog/482332/
[10] Shahadat Rahman: https://unsplash.com/photos/voM1Z9cGPCU
[11] стр.10: https://arxiv.org/pdf/1912.06678.pdf
[12] на расстоянии до 200 км: https://www.technologyreview.com/s/614994/why-the-quantum-internet-should-be-built-in-space/
[13] запустили: https://nplus1.ru/news/2016/08/16/quess
[14] удалось передать: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1707/1707.01339.pdf
[15] провели 75-минутную видеоконференцию: http://www.globaltimes.cn/content/1085896.shtml
[16] Kevin Quezada: https://unsplash.com/photos/Z8Ybwv9_v8M
[17] установили: https://www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/95A02BCE-D322-2C9A-22DAA38122271985_367564/optica-4-6-611.pdf
[18] инициировали: https://www.mpg.de/11389946/quantum-cryptography-satellite-alphasat-i-xl
[19] предложили: https://docs.fcc.gov/public/attachments/FCC-18-159A1.pdf
[20] инструменты: https://www.sciencealert.com/two-satellites-just-avoided-a-fiery-collision-how-close-did-they-come-to-disaster
[21] P2P-протокол Dat — как работает и кем используется: https://vasexperts.ru/blog/seti/p2p-protokol-dat-kak-rabotaet-i-kem-ispolzuetsya/
[22] 5 причин, почему переход на IPv6 происходит так долго: https://vasexperts.ru/blog/telekom/5-prichin-pochemu-perexod-na-ipv6-proisxodit-tak-dolgo/
[23] Как детектировать Brute Force в сети оператора: https://vasexperts.ru/blog/bezopasnost/kak-detektirovat-brute-force-v-seti-operatora/
[24] Источник: https://habr.com/ru/post/486216/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=486216
Нажмите здесь для печати.