Группа под руководством академика Го Гуангцаня из Университета науки и технологий Китая Китайской академии наук добилась прогресса в практической безопасности распределения квантовых ключей (QKD).
Исследователи обнаружили потенциальную уязвимость в системе модуляции передатчика QKD и провели атаки квантового взлома , используя эту уязвимость. Атаки продемонстрировали, что, когда уязвимость не защищена должным образом, злоумышленник может использовать ее для получения всей ключевой информации. Результаты были опубликованы в журналах Optica и Physical Review Applied.
Хотя QKD теоретически позволяет генерировать теоретически безопасные ключи между пользователями, неидеальные характеристики практических устройств могут отклоняться от теоретических предположений, что делает их уязвимыми для атак с прослушиванием. Поэтому проведение всестороннего и глубокого анализа практической безопасности систем КРК и последующая разработка более надежных и безопасных практических систем имеют решающее значение для продвижения практического применения КРК.
Команда Гуо добилась успехов в анализе практической безопасности систем QKD и разработке методов защиты от атак. Достижения включают обнаружение уязвимости управления в области лавинного перехода устройств обнаружения, предложение схемы защиты с переменным затуханием для противодействия атакам управления на устройства обнаружения, разработку независимого от обнаружения квантового генератора случайных чисел и разработку усовершенствованных протоколов с исправлением ошибок. для устранения предвзятости кодирования.
В этом исследовании исследователи предложили новый подход к атаке на систему QKD путем внешней инъекции фотонов для управления рабочим состоянием основного устройства в передатчике, ставя под угрозу безопасность ключа. Они определили и проанализировали существенное влияние фоторефракции в коммерческих устройствах на ниобате лития (LN) на КРК. Они разработали и проверили схемы атаки, специально нацеленные на системы QKD на основе протокола Bennett-Brassard 1984, и показали, что злоумышленник может выполнить атаку, вводя оптимизированный пучок излучения с интенсивностью всего 3 нВт.
Кроме того, исследователи разработали схему атаки передатчика, адаптированную для независимых от измерительных устройств систем QKD. Одновременно измеряя все квантовые состояния, передаваемые отправителем, и индуцируя фоторефракцию в модуляторе LN посредством инжектированного пучка излучения, злоумышленник может эффективно скрыть помехи, вызванные их действиями по измерению. Новаторский эксперимент по квантовой хакерской атаке на функционально независимую от измерительных устройств систему QKD продемонстрировал способность перехватчика тайно получить почти все криптографические ключи.
Чтобы противодействовать этим уязвимостям и атакам, исследователи предложили комплексные стратегии проектирования систем и схемы технической реализации, которые эффективно снижают риски. Экспериментальная проверка подтвердила, что за счет тщательного проектирования системы и оптимизированного использования устройств практическая безопасность систем QKD может быть значительно повышена.
В этом исследовании не только выявлены и проанализированы потенциальные уязвимости в передатчике и угрозы, которые они представляют для практической безопасности системы , но и предложены решения, что имеет большое значение для содействия практическому применению и стандартизации КРК.
Теги: квант, хакеры
