Правла ли что квантовая передача данных защищает от квантовых компьютерах?

Технология, предоставляющая квантовое распространение ключей (англ, quantum key distribution - QKD), уже существует. Это не алгоритм шифрования, и в квантовом компьютере она тоже не нуждается. Суть технологии QKD в ее названии: это метод применения квантовой механики для распространения симметричного ключа.

Давайте еще раз пройдемся по основам проблемы распространения ключей. Два пользователя хотят обменяться зашифрованными сообщениями с помощью своего любимого алгоритма симметричного шифрования. Для этого каждому из них нужно каким-то образом получить копию одного и того же закрытого симметричного ключа. Один из вариантов состоит в том, что отправитель генерирует случайный ключ и передает его получателю. Но как это сделать?

В отсутствие телепатии это настоящая проблема. Отправитель не может просто передать ключ получателю по незащищенному каналу связи, так как злоумышленник может следить за этим каналом и перехватить ключ. Верно?

Не совсем. Этот аргумент применим к стандартным каналам связи, таким как сотовая сеть, Wi-Fi или Интернет. Но представьте, что речь идет о «волшебном» канале, обладающем одним необычным свойством: если злоумышленник перехватит информацию, которая по нему проходит, получатель будет об этом оповещен (например, с помощью сигнала тревоги). Таким образом, отправитель может спокойно передать ключ получателю по волшебному каналу. Если сигнал тревоги не прозвучит, оба пользователя будут знать, что ключ не увидел никто лишний, в противном случае отправитель и получатель могут избавиться от ключа и повторить попытку.

Именно так устроен процесс QKD. «Волшебным» каналом в его случае выступает квантовое оптическое соединение, устанавливаемое с помощью лазеров прямой видимости или оптоволокна. Ключ кодируется в виде квантовых состояний, а благодаря свойствам квантовой механики любой, кто попытается прочитать данные в канале, непреднамеренно изменит эти состояния так, что позже получатель сможет это обнаружить. QKD, вне всяких сомнений, одно из самых остроумных на сегодня применений квантовой механики. На основе этой технологии уже созданы разные экспериментальные сети, и с ее помощью происходит распространение ключей в космосе, через орбитальные спутники. Коммерческие системы QKD уже доступны на рынке, хотя они далеко не дешевы.

Однако даже если технология захватывающая и новаторская, это еще не означает, что она нам действительно нужна. Суда на воздушной подушке, «Конкорд» и MiniDisc от Sony были блестящими изобретениями, которые решали реальные проблемы, но частью повседневной жизни они так и не стали. Средства QKD могут найти применение в нишевых сферах, но, увы, вполне вероятно, что они пополнят список технологий, которые больше обсуждают, чем применяют. И вот почему.

Во-первых, QKD - это дорогое решение проблемы, которую можно решить дешевле. QKD распространяет ключи для любых алгоритмов симметричного шифрования. Это замечательно, однако для этого существует множество других способов, включая предустановку долгосрочных ключей, из которых по мере необходимости генерируются ключи шифрования, как это происходит в мобильных телефонах, беспроводных сетях, банковских картах и других устройствах.

Есть мнение о том, что QKD может защитить нас от атак с использованием квантовых компьютеров, поскольку позволяет распространять ключи для специального алгоритма симметричного шифрования, известного как шифр одноразовых блокнотов или шифр Бернама. Теоретически этот алгоритм обладает максимальным уровнем защиты, возможным в симметричном шифровании, поскольку шифрует каждый бит исходных данных отдельно, используя случайный ключ. к сожалению, использование шифра Вернама требует больших затрат, поскольку ему нужны случайные ключи, а они по длине равны исходным данным. Для большинства из нас нет никакого смысла заморачиваться распространением таких ключей, ведь, как уже отмечалось, алгоритм AES тоже устойчив к атакам квантового компьютера, и его ключи при этом относительно коротки.

Во-вторых, если говорить о будущем появлении квантовых компьютеров, QKD решает не ту проблему. Для использования QKD нужна статическая сеть с известным набором устройств, каждое из которых подключается с помощью специальной технологии. Именно в таком окружении для защиты сети будет достаточно симметричной криптографии. Но если квантовые компьютеры когда-либо станут реальностью, слабым местом будет вовсе не симметричное шифрование. Похоже, что квантовые вычисления создают необходимость в новых видах асимметричного шифрования. Нам нужны новые асимметричные алгоритмы для защиты соединений в открытых окружениях, таких как Всемирная паутина, где между сторонами взаимодействия не существует заранее определенных отношений. Соединения в открытых окружениях невозможно защитить с использованием QKD. Логично, что эта технология играет куда менее значительную роль в нашей будущей безопасности, чем разработка постквантовых алгоритмов асимметричного шифрования.



Оставить свой ответ:

Имя:*
E-Mail:
Вопрос:
Skolko buдет пять пдюс сeмь?
Ответ:*
QQpedia21.ru - cамые интересные вопросы