Protokoli za izmenjavo kljucev omogocajo dvema ali vec entitetam vzpostavitev skupnega sejnega kljuca, ki se kasneje uporabi za zagotavljanje kriptografskega cilja, kot je sifriranje podatkov pri prenosu po nezavarovanih omrežjih. Overjeni protokoli za izmenjavo kljucev dodatno zagotavljajo tudi overitev sodelujocih entitet. Pri razvoju overjenih protokolov za izmenjavo kljucev lahko uporabimo razlicne pristope, ki vplivajo na varnost in ucinkovitost. Varnost overjenih protokolov za izmenjavo kljucev je definirana s pomocjo varnostnih kriterijev. Koncni cilj je razvoj protokola, ki je varen in ucinkovit hkrati.
V disertaciji obravnavamo dvostranske in tristranske overjene protokole za izmenjavo kljucev na temelju identitete, njihovo varnost in ucinkovitost. V okviru disertacije so podani stevilni izvirni znanstveni prispevki. Predlagana sta dva nova dvostranska overjena protokola za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo modularne aritmetike - IDAK2-1 in IDAK2-2. Nadalje je opisan napad s kompromitiranjem kljuca na Scottov dvostranski overjeni protokol za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja in dva nova protokola omenjenega tipa; t.j. IDAK2P-1 in IDAK2P-2. Zadnji prispevek vkljucuje dva nova tristranska overjena protokola za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja, poimenovana IDAK3P-1 in IDAK3P-2. Vsi predlagani protokoli so evalvirani z vidika varnosti in ucinkovitosti. Kriterij za ocenjevanje varnosti temelji na izpolnjevanju varnostnih kriterijev (lastnosti), medtem ko je kriterij za ocenjevanje ucinkovitosti povzet po literaturi, kakor tudi definiran v okviru doktorske disertacije ter vkljucuje racunsko in komunikacijsko ucinkovitost. Predlagane in obstojece protokole smo primerjali glede na ucinkovitost in varnost. Kriterij za primerjavo ucinkovitosti je definiran kot izpolnjevanje varnostnih kriterijev (lastnosti) in obstoj morebitnih napadov na dolocen protokol. Primerjavo ucinkovitosti predlaganih in obstojecih protokolov smo izvedli s pomocjo komunikacijske in racunske zahtevnosti. Izvirni znanstveni prispevki vkljucujejo tudi podrobno analizo obstojecih dvostranskih in tristranskih overjenih protokolov za izmenjavo kljucev na temelju identitete, njihovih lastnosti in morebitnih napadov.
Rezultati disertacije kažejo, da protokola IDAK2-1 in IDAK2-2 izpolnjujeta vse varnostne kriterije. Protokol IDAK2-2 je najbolj ucinkovit protokol med dvostranskimi overjenimi protokoli za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo modularne aritmetike in je enako ucinkovit kot Saeednijev protokol, medtem ko se protokol IDAK2-1 uvrsca na drugo mesto. Med dvostranskimi overjenimi protokoli za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja tako protokol IDAK2P-1 kakor IDAK2P-2 izpolnjujeta vse varnostne kriterije. Protokol IDAK2P-2 je med najbolj ucinkovitimi protokoli ob upostevanju pred-racunanja. Protokol IDAK2P-1 pa je bolj ucinkovit kot Choie-Jeong-Leejev protokol I. V skupini tristranskih overjenih protokolov za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja protokol IDAK3P-1 izpolnjuje vse varnostne kriterije, medtem ko protokol IDAK3P-2 ne izpolnjuje popolnega vnaprejsnjega skrivanja. Vendar tudi doloceni obstojeci protokoli ne izpolnjujejo tega kriterija. Glede na ucinkovitost je protokol IDAK3P-1 racunsko najbolj ucinkovit, protokol IDAK3P-2 pa je drugi najbolj ucinkovit protokol in je izenacen s Shiminim protokolom.
Protokoli za izmenjavo kljucev omogocajo dvema ali vec entitetam vzpostavitev skupnega sejnega kljuca, ki se kasneje uporabi za zagotavljanje kriptografskega cilja, kot je sifriranje podatkov pri prenosu po nezavarovanih omrežjih. Overjeni protokoli za izmenjavo kljucev dodatno zagotavljajo tudi overitev sodelujocih entitet. Pri razvoju overjenih protokolov za izmenjavo kljucev lahko uporabimo razlicne pristope, ki vplivajo na varnost in ucinkovitost. Varnost overjenih protokolov za izmenjavo kljucev je definirana s pomocjo varnostnih kriterijev. Koncni cilj je razvoj protokola, ki je varen in ucinkovit hkrati.
V disertaciji obravnavamo dvostranske in tristranske overjene protokole za izmenjavo kljucev na temelju identitete, njihovo varnost in ucinkovitost. V okviru disertacije so podani stevilni izvirni znanstveni prispevki. Predlagana sta dva nova dvostranska overjena protokola za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo modularne aritmetike - IDAK2-1 in IDAK2-2. Nadalje je opisan napad s kompromitiranjem kljuca na Scottov dvostranski overjeni protokol za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja in dva nova protokola omenjenega tipa; t.j. IDAK2P-1 in IDAK2P-2. Zadnji prispevek vkljucuje dva nova tristranska overjena protokola za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja, poimenovana IDAK3P-1 in IDAK3P-2. Vsi predlagani protokoli so evalvirani z vidika varnosti in ucinkovitosti. Kriterij za ocenjevanje varnosti temelji na izpolnjevanju varnostnih kriterijev (lastnosti), medtem ko je kriterij za ocenjevanje ucinkovitosti povzet po literaturi, kakor tudi definiran v okviru doktorske disertacije ter vkljucuje racunsko in komunikacijsko ucinkovitost. Predlagane in obstojece protokole smo primerjali glede na ucinkovitost in varnost. Kriterij za primerjavo ucinkovitosti je definiran kot izpolnjevanje varnostnih kriterijev (lastnosti) in obstoj morebitnih napadov na dolocen protokol. Primerjavo ucinkovitosti predlaganih in obstojecih protokolov smo izvedli s pomocjo komunikacijske in racunske zahtevnosti. Izvirni znanstveni prispevki vkljucujejo tudi podrobno analizo obstojecih dvostranskih in tristranskih overjenih protokolov za izmenjavo kljucev na temelju identitete, njihovih lastnosti in morebitnih napadov.
Rezultati disertacije kažejo, da protokola IDAK2-1 in IDAK2-2 izpolnjujeta vse varnostne kriterije. Protokol IDAK2-2 je najbolj ucinkovit protokol med dvostranskimi overjenimi protokoli za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo modularne aritmetike in je enako ucinkovit kot Saeednijev protokol, medtem ko se protokol IDAK2-1 uvrsca na drugo mesto. Med dvostranskimi overjenimi protokoli za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja tako protokol IDAK2P-1 kakor IDAK2P-2 izpolnjujeta vse varnostne kriterije. Protokol IDAK2P-2 je med najbolj ucinkovitimi protokoli ob upostevanju pred-racunanja. Protokol IDAK2P-1 pa je bolj ucinkovit kot Choie-Jeong-Leejev protokol I. V skupini tristranskih overjenih protokolov za izmenjavo kljucev na temelju identitete z uporabo operacij parjenja protokol IDAK3P-1 izpolnjuje vse varnostne kriterije, medtem ko protokol IDAK3P-2 ne izpolnjuje popolnega vnaprejsnjega skrivanja. Vendar tudi doloceni obstojeci protokoli ne izpolnjujejo tega kriterija. Glede na ucinkovitost je protokol IDAK3P-1 racunsko najbolj ucinkovit, protokol IDAK3P-2 pa je drugi najbolj ucinkovit protokol in je izenacen s Shiminim protokolom.
Sigurno ste se već susreli s pojmom kvantno računalo, tj.s novim tipom računala koje bi u odnosu na klasično računalo trebalo biti superiorno u obavljanju specifičnih zadataka kao što su dešifriranje kriptiranih podataka, simulacija kvantnih procesa u fizici čvrstoga stanja i kemiji, u strojnom učenju, itd.Sam koncept kvantnog računala počeo se razvijati tijekom 80-tih godina te su do danas uspješno formulirani različiti algoritmi koji se temelje na principima kvantne mehanike.Medutim, razvoj uredaja na kojima bi se ti algoritimi trebali izvršavati ne teče baš tako glatko.Za razliku od klasičnih računala koja podatke spremaju u bitove s dobro definiranim stanjima 0 i 1, kvantna računala koriste qubitove koji mogu biti i u stanju izmedu 0 i 1. Pokazalo se da je tehnički vrlo zahtjevno napraviti veliki broj qubitova i držati ih u stanjima superpozicije tijekom izvodenja algoritma.Kvantni procesor radi na vrlo niskim temperaturama, a stanja superpozicije vrlo lako mogu uništiti različiti tipovi šumova kao što su termičke vibracije, elektromagnetske smetnje, kozmičke zrake i slično.U praksi veliki broj qubitova mora biti rezerviran za ispravljanje grešaka uzrokovanih šumom, pa ih malo ostaje za same izračune, tako da jedan od sugovornika u članku iz časopisa Nature iz 2023.godine pesimistično kaže da kvantna računala trenutno nisu korisna ni za što [1].Naravno, uz odgovarajuće inovacije i tehnički napredak kvantna računala bi mogla odjednom postati vrlo korisna.Nemojte zaboraviti da kvantne algoritme već imamo.U ovom članku nećemo se baviti tehničkim detaljima rada takvog uredaja, nego ćemo se koncentrirati na principe kvante mehanike i kako iz njih slijedi ideja za kvantno računanje.Započet ćemo s osnovama linarne algebre, povezati sve s qubitovima i superpozicijom stanja te u drugom dijelu pogledati kvantna vrata koja u specijalnim slučajevima imaju analogone u klasičnim logičkim vratima i spomenuti neka koja nemaju.Pritom ćemo u nekim dijelovima slijediti udžbenik Introduction to Quantum Computing autora H. Y. Wong-a [2].
Ljudje premalo dajemo na varnost komunikacij in premalo vemo o njej. S skoraj vsemi vsakdanjimi opravili (na primer prijava na splet, telefonski klici) pustimo nekaj informacij, da so lahko dostopne komurkoli, ki ima interes izvedeti podatke o nasem zasebnem življenju, kar me je vzpodbudilo o razmisljanju, kako se izogniti prisluskovalcem oziroma kako ugotoviti, da je bilo sporocilo prestreženo.
Kvantno sifriranje omogoca varno komuniciranje, saj poteka prenos sifrirnega kljuca s pomocjo nedeljivega delca – fotona, kar pomeni, da bo vsak vdor oziroma prisluskovanje opazno.
V nalogi je opisano delovanje protokolov za kvantno izmenjavo kljuca ter njihovi zacetki, kateri segajo v zgodnje 20. stoletje. V osnovi jih je vecina izpeljana iz prvega najbolj ucinkovitega protokola BB84. Seveda so se pa ob hitrem napredku, pojavljale tudi pomanjkljivosti, katere so hekerji izkoristili. Ampak so stevilne slabosti odpravili in s tem dokazali, da je kvantna komunikacija trdna resitev za zascito telekomunikacij naslednje generacije, tako pri velikih gigantskih podjetjih, katere uporabljajo ogromne kolicine osebnih podatkov, kot tudi pri zasebnem klepetu s prijatelji.
"Uporedo sa razvojem tajnosti podataka razvijaju se i sredstva i si-stemi koji bi tu tajnost trebalo da omoguće. Trenutno su u najmasovni-joj upotrebi klasični kriptografski sistemi i kriptografski sistemi sa jav-nim ključevima. Međutim, nijedan od tih sistema ne omogućava reše-nje čuvene „kvake 22“ kriptografije. Zahvaljujući intenzivnom razvoju kvantne mehanike, u poslednjih tridesetak godina pojavila se potpuno nova vrsta kriptografije – kvantna kriptografija. Njen najveći doprinos je u mogućnosti otkrivanja prisluškivanja ko-munikacionog kanala od treće osobe. Postavlja se pitanje: da li je to zaista tako? Postavlja se i pitanje, ako je kvantna kriptografija toliko dobra, zašto nije u širokoj upotrebi? Cilj ovog rada jeste da se sa jedne strane definišu osnovni mehanizmi kvantne kriptografije IP protokola, a sa druge strane da se ukaže i na nedostatke, i to kako na one vezane za mogućnosti da-našnjih uređaja tako i na bezbednosne nedostatke u protokolima."
Parrthma: Genikìc Tanust c Pìlwshc enìc sust matoc isospÐn-1 2 131 1 Mh sumbatikoÐ uperagwgoÐ 1.1 Eisagwg sthn uperagwgimìthta Ta isqur allhlepidr¸nta sust mata parousizoun ènan ploÔto apì kbantikèc katastseic txewc, oi opoÐec apoteloÔn ton kÔrio lìgo gia thn poluplokìthta pou sunantoÔme sth fÔsh.Ktw apì katllhlec sunj kec jermokrasÐac, pÐeshc k.a., èna ulikì mporeÐ na anadiorganwjeÐ rizik, dhmiourg¸ntac me autìn ton trìpo mÐa pragmatik nèa katstash thc Ôlhc.Pèra apì ta jemeli¸dh erwt mata pou mporoÔn na apanthjoÔn melet¸ntac aut ta ulik, oi nèec idiìthtec pou aut parousizoun, ta kaji-stoÔn leitourgik (functional materials), anoÐgontac ètsi to drìmo se nèec teqnologikèc efarmogèc.Qarakthristikì pardeigma tètoiwn ulik¸n, apoteloÔn oi sumbatikoÐ uperagwgoÐ, pou eÐnai ulik ta opoÐa parousizoun mhdenik hlektrik antÐstash ktw apì mÐa krÐsimh jermokrasÐa T c .H kathgorÐa aut¸n twn ulik¸n tan gia polÔ kairì kal krummènh, lìgw tou ìti h krÐsimh jermokrasÐa gia th metbash sthn sumbatik uperag¸gimh fsh brÐsketai se exairetik qamhlèc jermokrasÐec, thc txhc twn lÐgwn kèlbin.Mìno met thn ugropoÐhsh tou HlÐou apì ton Kamerlingh Onnes [1℄ ègine dunat h melèth aut c thc gnwsthc episthmonik perioq c kai twn exwtik¸n fusik¸n fainomènwn pou aut mac epifÔlasse.H parat rhsh tou fainomènou thc sumbatik c uperagwgimìthtac apì ton Onnes to 1911, den tan par ènac polÔ dÔskoloc grÐfoc pou apasqìlhse apì thn pr¸th stigm thn episthmonik koinìthta.Istorik h epìmenh idiìthta pou rje sthn epifneia met th mhdenik hlektrik antÐstash tan h parat rhsh tou tèleiou diamagnhtismoÔ alli¸c tou fainomènou Meissner, to opoÐo parathr jhke to 1933 apì touc Meissner kai Oschenfeld [2℄.O sunduasmìc twn dÔo aut¸n fainomènwn, od ghse touc Gorter kai Casimir na proteÐnoun to montèlo twn dÔo reust¸n.Sta plaÐsia autoÔ tou montèlou, ta ulik aut apoteloÔntan apì to kanonikì reustì hlektronÐwn me tic sun jeic idiìthtec, kaj¸c kai apì èna uperag¸gimo reustì hlektronÐwn, sto opoÐo apodÐdontan ìlec oi nèec idiìthtec.Ton epìmeno qrìno, oi adelfoÐ F. kai H.London me thn om¸numh exÐswsh London, katferan na ermhneÔsoun fainomenologik to aÐtio pÐsw apì to fainìmeno Meissner.H ex ghsh eÐnai polÔ apl .Sthn genikìterh perÐptwsh, h hlektromagnhtik apìkrish enìc sust matoc pou upakoÔei sthn exÐswsh Schrödinger, apoteleÐtai apì mÐa paramagnhtik sunist¸sa reÔmatoc kaj¸c kai apì mÐa diamagnhtik .Sta upera-g¸gima ulik loipìn, h anadiorgnwsh twn bajm¸n eleujerÐac katafèrnei na pag¸sei touc foreÐc tou hlektrikoÔ fortÐou mhdenÐzontac thn paramagnhtik suneisfor.Paramènei loipìn mìno h diamagnhtik sunist¸sa, h opoÐa odhgeÐ sthn jwrkish tou ulikoÔ apì exwterik magnhtik pedÐa, en¸ tautìqrona apoteleÐ kai to aÐtio thc dÐqwc apìsbeshc metaforc tou hlektrikoÔ fortÐou.H mèqri ekeÐnh thn perÐodo prìodoc sto pedÐo thc uperagwgimìthtac, perigrfhke to 1950 me ènan sumpuknwmèno kai komyì trìpo apì touc Ginzburg kai Landau [3℄, sta plaÐsia thc om¸numhc fainomenologik c jewrÐac thc uperagwgimìthtac.Parol' aut, ekeÐnh thn epoq h sugkekrimènh jewrhtik prìtash den ètuqe thc eureÐac apodoq c thc episthmonik c koinìthtac.Kentrikì rìlo aut c thc jewrÐac katèqei mÐa makroskopik metablht Ψ(r), pou ìtan eÐnai peperasmènh, shmatodoteÐ th metbash sthn uperag¸gimh katstash.H jewrÐa aut entssetai sto genikìtero plaÐsio thc fainomenologik c perigraf c Landau twn suneq¸n metabsewn fshc.Lìgw tou ìti h uperag¸gimh metbash sunart sei thc jermokrasÐac eÐnai suneq c, to Ðdio isqÔei kai gia th metabol tou megèjouc
Razvoj kvantnega računalnika napreduje tako hitro, da čeprav kriptografsko signifikanten kvantni računalnik še ne obstaja in ga po najbolj optimističnih napovedih lahko pričakujemo komaj čez kakšno desetletje, je že potrebna zamenjava določenihranljivih kriptografskih gradnikov, ki se danes uporabljajo za varovanje podatkov. Ta prispevek je namenjen pregledu mehanizmov za inkapsulacijo ključa (KEM), ki so kvantno varni algoritmi za dogovor o šifrirnih ključih. V prispevku se bomo dotaknili nevarnosti kvantnih računalnikov za tradicionalno kriptografijo, predstavili splošno delovanje algoritmov KEM ter specifične rešitve, za katere bomo predstavili njihove varnostne lastnosti ter izvedli analizo učinkovitosti oz. hitrosti njihovega delovanja. Na koncu bomo predstavili še nekaj primerov uporabe algoritmov KEM oz. hibridnih rešitev, ki združujejo tradicionalno in post-kvantno kriptografijo v pogosto uporabljenih protokolih.