Потребность в обеспечении безопасности для конечных пользователей привела к установке квантового распределения ключей (Quantum Key Distribution ― QKD) в сетях доступа «один ко многим», таких как пассивные оптические сети. В сетях наличие оптических разветвителей мощности делает вопросы безопасной скорости передачи ключей более важными. Однако исследования QKD в сетях доступа в основном были сосредоточены на вопросах реализации, а не на разработке протокола для повышения ключевой скорости. Поскольку безопасная ключевая скорость теоретически ограничена протоколом, исследования без разработки протокола не могут преодолеть предел безопасной ключевой скорости, заданный протоколом. Это вызывает необходимость исследований для разработки протокола. В этой статье предлагается новый подход, который обеспечивает безопасное повышение скорости передачи ключей по сравнению с обычным протоколом. В частности, предлагается формула безопасной ключевой скорости в пассивной оптической сети, расширяя формулу безопасной ключевой скорости на основе протокола BB84 с состоянием приманки. Для пассивной оптической сети предлагается способ, который включает сотрудничество между конечными пользователями. Затем мы показываем, что этот способ может смягчить атаку разделения числа фотонов (Photon Number Splitting - PNS), которая имеет решающее значение в известном протоколе- ловушке BB84. В частности, предлагаемая схема позволяет многофотонным состояниям служить безопасными ключами, в отличие от обычного протокола- ловушки BB84. Численное моделирование показывает, что предложенная нами схема превосходит протокол-приманку BB84 по скорости безопасного ключа.
Потребность в обеспечении безопасности для конечных пользователей привела к установке квантового распределения ключей (Quantum Key Distribution ― QKD) в сетях доступа «один ко многим», таких как пассивные оптические сети. В сетях наличие оптических разветвителей мощности делает вопросы безопасной скорости передачи ключей более важными. Однако исследования QKD в сетях доступа в основном были сосредоточены на вопросах реализации, а не на разработке протокола для повышения ключевой скорости. Поскольку безопасная ключевая скорость теоретически ограничена протоколом, исследования без разработки протокола не могут преодолеть предел безопасной ключевой скорости, заданный протоколом. Это вызывает необходимость исследований для разработки протокола. В этой статье предлагается новый подход, который обеспечивает безопасное повышение скорости передачи ключей по сравнению с обычным протоколом. В частности, предлагается формула безопасной ключевой скорости в пассивной оптической сети, расширяя формулу безопасной ключевой скорости на основе протокола BB84 с состоянием приманки. Для пассивной оптической сети предлагается способ, который включает сотрудничество между конечными пользователями. Затем мы показываем, что этот способ может смягчить атаку разделения числа фотонов (Photon Number Splitting - PNS), которая имеет решающее значение в известном протоколе- ловушке BB84. В частности, предлагаемая схема позволяет многофотонным состояниям служить безопасными ключами, в отличие от обычного протокола- ловушки BB84. Численное моделирование показывает, что предложенная нами схема превосходит протокол-приманку BB84 по скорости безопасного ключа.
Изучается возможность применения атак со связанными ключами к средствам криптографической защиты информации с гибридными ключевыми системами, в которых сеансовый ключ строится по долговременному ключу и ключу, вырабатываемому протоколом квантового распределения ключей (КРК). Для случая покоординатного сложения по модулю 2 квантового и долговременного ключей исследуется влияние компрометации квантового ключа на безопасность системы. Показано, что для многих систем КРК вероятность восстановления квантового ключа злоумышленником близка к 1. Это приводит к увеличению вероятности успеха при применении атаки со связанными ключами. Поэтому предлагается для обновления ключей использовать функции выработки производных ключей.
В статье рассматривается квантовое распределение ключей (QKD) как перспективный метод криптографической защиты информации. Обоснована актуальность применения квантовой криптографии в условиях развития квантовых вычислений, способных снизить устойчивость классических алгоритмов. Описаны принципы работы QKD, включая использование кубитов и протокол BB84. Проанализированы основные преимущества метода, такие как независимость от вычислительных ресурсов и возможность обнаружения перехвата, а также ограничения, связанные с технической реализацией. Сделан вывод о высокой перспективности технологии для обеспечения безопасности передачи данных.
В работе рассмотрены ключевые особенности протоколов квантового распределения ключей на непрерывных переменных. Обоснована мотивация изучения и разработки методов квантовой криптографии. Выделены основные моменты, присущие протоколам на непрерывных переменных, и проведена их классификация по различным признакам, особенностям и вариантам реализации. Подробно рассмотрен пример протокола с дискретной модуляцией и регистрацией сигнала по средствам балансного гомодинного детектирования. Приведена классификация атак на квантовый протокол. Дана общая характеристика методам постобработки. Обозначена роль шумов, и рассмотрены подходы к оценке уровня секретности, которые применимы для протоколов на непрерывных переменных. В заключении приведены основные выводы касательно текущего статуса данной проблемы, а также определены аспекты, которые требуют дальнейшего изучения.
Целью исследования является определение и обоснование рациональных вариантов повышения защищенности сети передачи данных (СПД) кредитно- финансовых организаций в условиях возникновения и развития так называемых квантовых угроз. Особое внимание уделяется возможностям модернизации существующих СПД с использованием технологий квантовых коммуникационных сетей, а также разработке комплексного показателя, позволяющего оценивать эффективность предлагаемых мер защиты и их экономическую целесообразность. В работе применяется формализованный подход к описанию процессов модернизации СПД банка, основанный на теории риск-анализа и графовой модели представления структуры сети. Учитываются ключевые параметры функционирования СПД, включая объем и интенсивность транзакций, текущие требования к уровню их защищенности, стоимость внедрения и эксплуатации средств криптографической защиты информации, а также потенциальные и прогнозируемые угрозы, связанные с развитием квантовых технологий. Разработан и обоснован показатель оценки эффективности модернизации СПД, основанный на интегральной оценке риска. Показано, что данный показатель позволяет учитывать как ограничения финансовых ресурсов, выделяемых на модернизацию, так и возможный ущерб от реализации квантовых угроз. Полученные результаты подтверждают применимость предложенного подхода для выбора оптимальных вариантов модернизации. Предложенный показатель риска обеспечивает комплексную оценку эффективности модернизации СПД и может служить инструментом для принятия обоснованных решений в области защиты информации. Его использование позволяет учитывать совокупность экономических, технологических и угрозовых факторов, что особенно важно в условиях появления новых рисков, обусловленных развитием квантовых вычислений
Туннельный эффект рассматривается с точки зрения локального реализма. Сделан вывод о том, что квантовый объект, туннелирующий через потенциальный барьер, нельзя интерпретировать как материальную точку, потому что такая интерпретация противоречит невозможности движения быстрее скорости света в вакууме. Такого противоречия не возникает, если квантовый объект рассматривать как сплошную среду, образованную материальными полями. Показано, что закон динамики механического движения этих полей материи может быть выведен из закона квантовой эволюции в форме интеграла по траекториям. Анализ процесса туннелирования показывает, что этот закон динамики имеет форму принципа наименьшего действия с комплексной временной переменной. Используемый здесь подход позволяет не только придать физическую интерпретацию туннельному эффекту, согласующуюся со специальной теорией относительности, но также описать широкий круг квантовых явлений, для которых традиционные методы исследования неосуществимы.
В последнее десятилетие активно исследуются системы квантового распределения ключей с недоверенным промежуточным узлом, протокол квантового распределения ключей был назван MDI (Measurement Device Independent). В ранних работах были приведены лишь соображения, почему такая система квантового распределения ключей обеспечивает секретность распределяемых ключей, со ссылкой на то, что доказательство стойкости MDI протокола, которое не было приведено, аналогично доказательству секретности КРК для базового протокола BB84. По этой причине, несмотря на имеющиеся экспериментальные реализации системы квантового распределения ключей MDI, продолжают возникать вопросы о физических причинах стойкости такого протокола. Такие системы квантового распределения ключей позволяют получить общий ключ между двумя узлами сети, которые соединены через промежуточный недоверенный узел, который не требует защиты аппаратуры на нем, нарушитель видит всю работу аппаратуры, включая результаты работы фотодетекторов. В работе приведен анализ MDI протокола, показаны физические причины стойкости протокола, которые основаны на таких фундаментальных свойствах, как интерференция фотонов из разных источников, моногамия запутанности, неортогональность состояний. Приведен простой и явный вывод, показывающий эквивалентность MDI и BB84 протоколов и физические причины совпадения выражений для длины финального ключа.