Ende Dezember 2019 Forscher der Universität für Wissenschaft und Technologie. König Abdullah (Saudi-Arabien) und die University of St. Andrews (Schottland) haben ein neues unzerbrechliches Sicherheitssystem vorgestellt. Sie haben einen optischen Mikrochip erstellt, mit dem Informationen über einen einmaligen Kommunikationskanal von Benutzer zu Benutzer gesendet werden können. Laut den Machern sind selbst Quantencomputer nicht in der Lage, eine solche Kryptographie zu zerstören.
Moderne kryptografische Techniken ermöglichen einen schnellen Datenaustausch, aber Quantenalgorithmen werden es eines Tages leicht machen, sie zu brechen. Die Entwickler des Mikrochips argumentieren, dass ihre Kryptografiemethode nicht gehackt werden kann und weniger Platz im Netzwerk beansprucht als herkömmliche Kommunikation. Das vorgeschlagene System verwendet von einem optischen Chip erzeugte Schlüssel, die nicht mit der Nachricht gespeichert oder übertragen werden. Infolgedessen können sie nicht neu erstellt oder abgefangen werden.
Forscher der Universität für Wissenschaft und Technologie. King Abdullah und die St. Andrews University enthüllen ein neues unzerbrechliches Sicherheitssystem
Die neue Technologie ist absolut unzerbrechlich, wie wir im Artikel gezeigt haben. Es kann verwendet werden, um vertrauliche Kommunikation zwischen Benutzern zu schützen, die durch jede Entfernung voneinander getrennt sind, bei nahezu Lichtgeschwindigkeit und unter Verwendung kostengünstiger optischer Chips, die mit der Elektronik kompatibel sind “, erklärte die Leiterin der Studie, Professor Andrea di Falco von der Fakultät für Physik und Astronomie. an der Universität von St. Andrews.
Laut den Entwicklern eröffnet ihre Technologie eine völlig neue Kryptografietechnik, die weltweit "perfekte Geheimhaltung" bei minimalen Kosten bietet.
Die Implementierung massiver und erschwinglicher globaler Sicherheitstechniken ist eine weltweite Herausforderung, und wir bieten eine elegante Lösung. Wenn dieses Schema auf der ganzen Welt implementiert wird, müssen Krypto-Hacker nach einem anderen Job suchen, so die Autoren der Studie.
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Test der Quantenverschlüsselung auf Glasfaserleitungen mit einer Länge von 143 Kilometern
Am 25. September 2019 wurde bekannt, dass das nach A. N. Tupolev - KAI (KKTs KNITU-KAI), Rostelecom und Tattelecom benannte Kazan Quantum Center der Kazan National Research Technical University den Austausch von Quantenverschlüsselungsschlüsseln auf einer faseroptischen Kommunikationsleitung erfolgreich ermöglichte (FOCL) mit einer Länge von 143 Kilometern. Dies ist ein Rekord für den Betrieb kommerzieller Kommunikationsnetze. Zuvor, im Jahr 2018, testete Rostelecom eine ähnliche Technologie auf FOCL mit einer Länge von 58 Kilometern.
In Tatarstan verband eine Test-FOCL (Glasfaser-Kommunikationsleitung) das Labor für praktische Quantenkryptographie der KKTs KNITU-KAI mit dem Kommunikationszentrum Rostelecom in Apastovo. Die Tests umfassten die Backbone-Netzwerke von zwei unabhängigen Telekommunikationsbetreibern - Rostelecom und Tattelecom -, was für die praktische Implementierung der Quantenkommunikation wichtig ist.
Eine der technischen Herausforderungen besteht darin, die Übertragung von Quantenschlüsseln über große Entfernungen in Glasfaserleitungen sicherzustellen. Der getestete Prototyp eines Datenübertragungs- und -empfangskomplexes mit hybriden quantenklassischen Schutz wurde am KNITU-KAI entwickelt und unterstützt die Übertragung von Quantenschlüsseln über große Entfernungen. Es umfasst ein System zur Verteilung von Quantenschlüsseln bei Nebenfrequenzen, einen Krypto-Router und einen Einzelphotonendetektor der russischen Firma SKONTEL. Die Entwicklung der Nationalen Forschungsuniversität für Informationstechnologien, Mechanik und Optik in St. Petersburg (ITMO-Universität) wurde als erstes System für die Quantenschlüsselverteilung verwendet.
Beim Testen des Betriebs des Krypto-Routers wurden Videokonferenzsitzungen zwischen zwei Kommunikationsknoten in einer Entfernung von 143 Kilometern mit einem optischen Verlust im Kanal von 37 dB organisiert. Für den Austausch von Verschlüsselungsschlüsseln wurde ein Strom einzelner Photonen verwendet, in dessen Quantenzuständen klassische Informationen geschrieben wurden. Die Quantenverteilung der Schlüssel erfolgte bei einer Modulationsphasenänderungsfrequenz von 100 MHz mit einer durchschnittlichen Anzahl von Photonen von 0,2 pro Modulationstakt. Der Durchschnittswert der Erzeugungsrate von Quantenschlüsseln im Kanal ermöglichte es, den 256-Bit-Verschlüsselungsschlüssel bis zu zweimal pro Minute zu ändern.
Experten glauben, dass die Quantenkommunikation den höchsten Schutz für die Datenübertragung über Glasfaserleitungen bietet, der im September 2019 besteht. Die Technologie basiert auf der Verwendung grundlegender Gesetze der Quantenphysik, die nicht umgangen werden können. Zum Austausch von Verschlüsselungsschlüsseln verwendet die Technologie einzelne Photonen, deren Zustände sich unwiderruflich ändern, sobald jemand versucht, sie zu "lesen". Jeder Abfangversuch wird sofort erkannt und verhindert.
Rostelecom hat in Russland ein experimentelles Datenübertragungsnetz mit Quantenverschlüsselung organisiert
Am 5. Juni 2019 präsentierte Rostelecom ein experimentelles Datenübertragungsnetzwerk mit Quantenverschlüsselung. Zum ersten Mal werden Geräte und Lösungen verschiedener Hersteller verwendet, um deren korrekte Interaktion über den gesamten Datenübertragungspfad zu organisieren. Zum ersten Mal im Land verfügt ein solches Netzwerk über mehrere Knoten mit der technischen Fähigkeit, viele Benutzer unabhängig vom Standort ihres Büros und der verwendeten kryptografischen Ausrüstung mit QKD (Quantum Key Distribution Technology) zu verbinden.
Das Pilotnetzwerk in St. Petersburg umfasst Knoten in den Laboratorien von Rostelecom am Sinopskaya-Damm, im SafeNet-Entwicklungszentrum in Aptekarsky und im Kommunikationsmuseum in der Pochtamtsky-Gasse. Alle von ihnen sind über die Hochgeschwindigkeits-Glasfaser-Datenleitungen von Rostelecom miteinander verbunden. Um den Schutz der Informationsübertragung mithilfe des QKD zu organisieren, sind nur Haushaltsgeräte und -lösungen beteiligt - die Nationale Forschungsuniversität für Informationstechnologien, Mechanik und Optik (ITMO-Universität) in St. Petersburg, das Russische Quantenzentrum, T8 und S-Terra. Das in St. Petersburg vorgestellte Multinode-Netzwerk generiert in 1 Sekunde mehr als 2000 Bit geheimer Schlüsselinformationen.
Seit etwa einem Jahr beschäftigt sich Rostelecom mit eingehenden Tests von Geräten und Lösungen einheimischer Anbieter im Bereich der Quantenkommunikation. Insgesamt sind wir mit den Ergebnissen zufrieden, sie beweisen, dass die Nutzung des KKK auf der vorhandenen Infrastruktur von Rostelecom technisch erschwinglich ist. Jetzt bewegen wir uns auf eine grundlegend neue Teststufe, wenn ein Netzwerk mit mehreren Knoten mit Geräten verschiedener Hersteller erstellt wird. In einem solchen Netzwerk ist es für uns wichtig, potenzielle Kundenprototypen kommerzieller Dienste zu testen und zu zeigen, beispielsweise die Organisation des Schutzes von Backbone-Datenübertragungskanälen oder virtuellen privaten Netzwerken (VPNs) mithilfe von QKD. Zukünftige kommerzielle Dienstleistungen werden in dem in St. Petersburg geschaffenen Netzwerk getestet, - sagte Boris Glazkov, Vizepräsident für strategische Initiativen von Rostelecom.
Rostelecom geht davon aus, dass in den nächsten zwei Jahren die ersten kommerziellen Dienste mit QKD-Technologie (Quantum Key Distribution) eingeführt werden können. Dies garantiert ein Höchstmaß an Schutz bei der Datenübertragung, da es auf grundlegenden Gesetzen der Physik basiert. Dies erklärte der Präsident der Firma Mikhail Oseevsky.
Experten glauben, dass die Quantenkommunikation die höchste im Juni 2019 verfügbare Datenübertragungssicherheit bietet. Die Technologie basiert auf der Verwendung grundlegender Gesetze der Quantenphysik, die nicht umgangen werden können. Zum Austausch von Verschlüsselungsschlüsseln verwendet die Technologie einzelne Photonen, deren Zustände sich unwiderruflich ändern, sobald jemand versucht, sie zu "lesen". Jeder Abfangversuch wird sofort erkannt und verhindert.
Tests des Systems zum Quantenschutz der Datenübertragung auf FOCL von Rostelecom
Am 29. Januar 2019 gab Rostelecom bekannt, dass die zweite Phase des Testens von Haushaltsgeräten und -lösungen für die Organisation des Quantenschutzes der Datenübertragung auf der bestehenden Glasfaserkommunikationsleitung (FOCL) erfolgreich abgeschlossen wurde. Die Testteilnehmer waren das Russian Quantum Center (RQC), QRate und S-Terra CSP.
Die Quantenkryptographie hat noch nicht den praktischen Nutzen erreicht, ist aber diesem nahe gekommen. Es gibt mehrere Organisationen auf der Welt, in denen aktiv auf dem Gebiet der Quantenkryptographie geforscht wird. Unter ihnen sind IBM, GAP-Optique, Mitsubishi, Toshiba, das Los Alamos National Laboratory, das California Institute of Technology (Caltech) sowie das junge MagiQ-Unternehmen und die QinetiQ-Holding, die vom britischen Verteidigungsministerium unterstützt werden. Das Teilnehmerspektrum umfasst sowohl die weltweit größten Institutionen als auch kleine Start-up-Unternehmen, so dass wir über die Anfangsphase der Bildung eines Marktsegments sprechen können, in der beide zu gleichen Bedingungen teilnehmen können.
Natürlich ist die Quantenrichtung des kryptografischen Informationsschutzes sehr vielversprechend, da Quantengesetze es ermöglichen, Informationsschutzmethoden auf ein qualitativ neues Niveau zu bringen. Bisher gibt es bereits Erfahrungen mit der Erstellung und Erprobung eines durch quantenkryptografische Methoden geschützten Computernetzwerks - das einzige Netzwerk der Welt, das nicht gehackt werden kann.
Quantum Computing stellt eine Bedrohung für die Cybersicherheit dar
Die asymmetrische Kryptographie basiert auf zwei Schlüsseln: Einer kann Daten verschlüsseln, der andere dient zum Entschlüsseln. Theoretisch können Quantencomputer Probleme erheblich schneller lösen als herkömmliche Computer und private Schlüssel entschlüsseln. Angesichts des Entwicklungstempos des Quantencomputers könnte dies in 5-10 Jahren geschehen.
Mit dem Aufkommen von Quantencomputern wird die herkömmliche Verschlüsselung nicht mehr effektiv sein. Dies bedeutet, dass alle wertvollen Informationen, die in verschlüsselter Form übertragen werden, darunter leiden, Bankgeschäfte und Kryptowährungen gefährdet sind, Angreifer von überall auf der Welt Zugang zu kritischen Energieeinrichtungen erhalten usw. Wie der Experte feststellte, betrifft dieses Problem nicht nur die Geheimdienste und Experten auf dem Gebiet der Cybersicherheit, sondern auch soziale Plattformen und Messenger wie WhatsApp, die Schlüssel zur Autorisierung von Benutzern verwenden.
Standardisierung2019: NPK Kryptonit wird die Entwicklung von Postquanten-Kryptografiestandards in Russland leiten. Die
Leiter des Kryptografielabors von NPK Kryptonit werden Entwürfe nationaler Standards der Russischen Föderation entwickeln, die Postquantenmechanismen des Schutzes kryptografischer Informationen definieren. Die Entscheidung wurde auf einer Sitzung des Technischen Komitees für die Normung "Kryptographischer Informationsschutz" (TC 26) getroffen, die am 19. November 2019 im NPK "Kryptonite" veröffentlicht wurde.
Quantenkryptographie für mobile Geräte
Die Quantenkryptographie ist theoretisch eine äußerst zuverlässige Methode, um Kommunikationskanäle vor Abhören zu schützen, aber in der Praxis ist es immer noch recht schwierig, sie zu implementieren. An beiden Enden des Kanals müssen komplexe Geräte installiert werden - Einzelphotonenquellen, Photonenpolarisationssteuerungen und empfindliche Detektoren. Um den Polarisationswinkel von Photonen zu messen, muss genau bekannt sein, wie das Gerät an beiden Enden des Kanals ausgerichtet ist. Aus diesem Grund ist die Quantenkryptographie nicht für mobile Geräte geeignet.
Wissenschaftler der Universität Bristol haben ein Schema vorgeschlagen, bei dem komplexe Ausrüstung nur für einen Verhandlungsführer benötigt wird. Die zweite modifiziert nur den Zustand der Photonen, codiert diese Informationen und sendet sie zurück. Die Ausrüstung hierfür kann in ein Taschengerät gesteckt werden. Die Autoren schlagen auch eine Lösung für das Problem der Geräteorientierung vor. Die Messungen werden in zufälligen Richtungen durchgeführt. Die Liste der Anweisungen kann offen veröffentlicht werden, bei der Dekodierung werden jedoch nur übereinstimmende Anweisungen berücksichtigt.
