Problém LWE a bezpečnost schémat pro výměnu klíče

Jiří Fadrný

Sebastian Štefko

Pokroky v kvantovém počítání nás nutí zkoumat a implementovat nové metody ke klasické kryptografii s veřejným klíčem. Jednou z alternativ je kromě postkvantové kryptografie takzvaná kvantová distribuce klíče. Tato technika je spojena s budováním speciálních sítí schopných distribuovat sdílený klíč mezi libovolné dvě komunikující strany. Nejprve vysvětlíme bezpečnostní důsledky, které kvantové počítače představují pro dnes široce používané algoritmy asymetrické kryptografie. Jako řešení, kterým se budeme dále zabývat, jsou sítě pro kvantovou distribuci klíče. Je zmíněno několik reálných implementací a následně detailně popsána architektura s důrazem na bezpečnost. Je vysvětlena podstata informační bezpečnosti a provedena bezpečnostní analýza kvantových sítí. Její součástí je navržený bezpečnostní profil pro systém pro správu klíčů v kvantových sítích, napsaný podle specifikace Common Criteria. Dále navrhujeme techniky pro zvýšení bezpečnosti v obleastech: (i) doručení klíče k uživateli, (ii) posílení bezpečnosti klíče a (iii) propojení sítí. Nakonec vyvineme metodologii pro vývoj, implementaci a provozování kvantových sítí tak, aby mohla být aplikována na tyto nové sítě.

Yakov P. Terletskii

Olga Galkina

Kvantová distribuce klíče umožňuje zajistit bezpečnou výměnu kryptografických klíčů mezi dvěma stranami, a to využitím principů kvantové informace. Tato práce se zaměřuje nejdříve na popis optické komunikace a následně přechází ke zkoumání kvantové komunikace, konkrétně kvantové distribuce klíče. Praktická část se zabývá implementací kvantové distribuce klíče na příkladě protokolu BB84. Tato část byla provedena na zařízení qutools quED, které je způsobilé ke generování a analýze provázaných fotonových párů. Byla námi uskutečněna měření s různým nastavením zařízení, výsledky jsme analyzovali z hlediska spolehlivosti detekce a úrovně bezpečnosti. Tento experiment ukázal vysokou míru bezpečnosti při různých konfiguracích systému a prokázal, že kvantová distribuce klíče není jenom teoreticky možná, ale i prakticky realizovatelná.

Aleksander Svijaš

Jonáš Trantina

Kvantova mechanika poskytuje velmi silne nastroje ke tvorbě protokolů na distribuci klice. Kvantove protokoly na distribuci klice (QKD) jsou prokazatelně a bezpodminecně bezpecne, a jsou navic i dostatecně jednoduche, aby se daly realizovat pomoci soucasne technologie. Tato prace studuje vliv slabe nahodnosti na jeden z nejznamějsich a nejběžnějsich QKD protokolů – BB84. Výsledky ukazuji, že protokol je citlivý na kvalitu nahodnosti, ktera je k dispozici během běhu protokolu. Pokud je utocnikovy umožněn přistup ke zdrojům nahodnosti, pak může vhodným zasahem porusit bezpecnost protokolu a tedy i výsledneho klice.