CC BY
3
УДК 004.056
ОБЗОР НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ О КВАНТОВОМ
РАСПРЕДЕЛЕНИИ КЛЮЧЕЙ
*
В. Ю. Апанович , С. Г. Колесников
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: apanovich@mail.ru
Представлен обзор современных публикаций в области квантового распределения ключей.
Ключевые слова: криптография, квантовое распределение ключей.
REVIEW OF SCIENTIFIC PUBLICATIONS ON QUANTUM KEY DISTRIBUTION
V. Yu. Apanovich*, S. G. Kolesnikov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: apanovich@mail.ru
This article is a review of modern scientific publications devoted to quantum key distribution.
Keywords: cryptography, quantum key distribution.
Квантовая обработка информации имеет существенный потенциал для повышения производительности вычислений и передачи информации. Она основана не на использовании традиционной булевой алгебры, а на законах квантовой механики, что должно обеспечить быстродействие, несопоставимое с возможностями классической компьютерной техники, а также принципиально новую связь, применимую, в частности, в аэрокосмической отрасли.
Квантовая криптография направлена на решение практической проблемы построения масштабируемых и защищенных квантовых сетей. Одной из задач квантовой криптографии является удаленное распространение секретных ключей [1].
Важной целью разработки квантовых криптосистем, осуществляющих передачу секретного ключа через открытое пространство, является генерация секретных ключей между наземными объектами и искусственными спутниками Земли, а также между наземными объектами через спутники [2].
В связи с ростом скорости передачи данных по традиционным каналам связи появляется необходимость частой смены ключа шифрования. Другим риском является создание эффективного квантового компьютера, что потенциально снижает стойкость асимметричных криптографических алгоритмов и алгоритмов выработки симметричного ключа, основанных на задачах факторизации и дискретного логарифмирования. Одним из возможных решений поставленных проблем является применение квантового распределения ключей (КРК) как средства доставки симметричных ключей абонентам [3].
К примеру, в работе [4] рассматривается возможность применения технологии квантового распределения ключей для обеспечения защиты передаваемых данных в городской сети банкоматов в целях устранения несовершенств существующих методов защиты. Авторы
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
приходят к выводу: предложенный способ интеграции аппаратуры квантового распределения ключей с городской сетью банкоматов позволяет распределять симметричные ключи между сервером банка и банкоматами, тем самым обеспечивая защиту канала передачи между процессинговым центром и банкоматами на часто сменяемых симметричных ключах и решая проблему частой доверенной доставки этих ключей.
Целый ряд работ (в частности, [5-7]) посвящен разработке методов реализации квантово-защищенной передачи данных. Отмечается, что квантовое распределение ключа позволяет использовать абсолютно стойкие криптографические системы, стойкость которых не зависит от вычислительных ресурсов злоумышленника (включая квантовые компьютеры). Перспективы широкого практического применения квантовых компьютеров требуют заблаговременного перехода всех критически важных систем защиты информации на системы с квантовым распределением ключа.
Между тем, совершенствуются и методы несанкционированного проникновения в современные системы квантовой криптографии. Авторами работы [8] представлена расширенная классификация методов перехвата и изменения информации в квантовых криптосистемах, которая учитывает основные известные на данное время их виды и разделяет их на три класса:
1) пассивный перехват информации, возможный при использовании легитимными пользователями однофотонных источников;
2) пассивный перехват и активное изменение информации, обусловленные несовершенством оборудования систем квантовой криптографии (квантовый хакинг);
3) пассивный перехват и активное изменение информации, обусловленные несовершенством самих протоколов.
Авторы работ [9, 10] исследуют уязвимости протокола BB84 методами математического моделирования с учетом шумов и затухания в канале.
Библиографические ссылки
1. Квантовая информатика: обзор основных достижений / Сигов A.C., Андрианова Е.Г., Жуков Д.О., Зыков C.B., Тарасов И.Е. // Российский технологический журнал. 2019. Т. 7. № 1 (27). С. 5-37.
2. Молотков С.Н. Квантовая криптография на многофотонных состояниях для свободного пространства: о передаче секретных ключей на спутники // ЖЭТФ, 2004, том 126, вып. 4 (10), С. 771-798.
3. Реализация средства криптографической защиты информации, использующего квантовое распределение ключей / Втюрина А.Г., Елисеев В.Л., Жиляев А.Е., Николаева A.C., Сергеев В.Н., Уривский A.B. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2018. Т. 21. № 2. С. 15-21.
4. Жиляев А.Е., Николаева A.C. Квантовое распределение ключей для защиты информации в городской сети банкоматов // В сборнике: Информационная безопасность в банковско-финансовой сфере Сборник научных работ участников ежегодной международной молодежной научно-практической конференции в рамках V Международного форума «Как попасть в пятерку?». Москва, 2018. С. 161-163.
5. Румянцев К.Е., Рудинский Е.А. Двухэтапный временной алгоритм синхронизации в системе квантового распределения ключа с автоматической компенсацией поляризационных искажений // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 5 (190). С. 75-89.
6. Румянцев К.Е., Рудинский Е.А. Оценка параметров двухэтапного алгоритма однофотонной синхронизации автокомпенсационной системы квантового распределения ключа // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. № 5 (199). С. 56-68.
7. Построение квантово-защищенных информационных систем / Минаев В.А., Крупенин A.B., Королев И.Д., Курочкин Ю.В., Федоров А.К. // Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление. 2018. № 4. С. 83-88.
8. Лимарь И.В., Василиу Е.В. Классификация методов несанкционированного перехвата и изменения информации в современных системах квантовой криптографии // Проблемы инфокоммуникаций. 2017. № 2 (6). С. 29-36.
9. Аршинов H.A. Исследование уязвимости квантового обмена ключевой информацией по протоколу BB84 // Электронный научный журнал. 2017. № 5-1 (20). С. 130-136.
10. Математическое моделирование квантового распределения ключа протокола BB84 / Череданова Е.М., Мамченко Е.А., Марчук A.M., Речкунов A.A. // Политехнический молодежный журнал. 2018. № 5 (22). С. 13.
© Апанович В. Ю., Колесников С. Г., 2020
