A nagysebességű kvantum titkosítás segíthet megőrizni a jövő internetének biztonságát

A kvantum számítógépek fejlődése nem sokára elérhetővé teheti a hackerek számára, hogy könnyedén feltörjék a modern internet biztonsági szabványok kódjait. A kódok feltörésével minden online adat – köztük az orvosi nyilvántartások és a banki adatok – sebezhetővé válhat.

Hogy megküzdjenek a jövő problémáival a kutatók ugyanahhoz a furcsa tulajdonsághoz nyúltak, mint amin a kvantum számítógépek alapulnak, amivel elméleti szinten feltörhetetlen titkosítás érhető el.

A kvantum titkosítás most egy lépéssel közelebb kerülhet a valósághoz egy új, a Duke és az Ohio Állami Egyetemek és az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium által kifejlesztet rendszernek köszönhetően. A rendszerük képes megabit per szekundummal létrehozni és szétosztani titkosított kódokat, amivel a rendszer tízszer olyan gyors mint a korábbi kvantumon alapuló technikák és nagyjából olyan gyors mint a mai internet sebessége, ha több rendszert használnak párhuzamosan.

A kutatók bemutatták hogy a technika biztonságos az általános támadásokkal szemben, még akkor is, ha az eszköz hibái az adatok szivárogtatására adnának lehetőséget.

“Most már elképzelhető hogy lesznek olyan működő kvantum számítógépek, amik elkezdhetik feltörni a létező titkosításokat a közeljövőben,” mondta Daniel Gauthier, az Ohio Állami Egyetem fizika professzora. “Most már komolyan gondolkodnunk kell azokon a különböző technikákon, amiket felhasználhatunk az internet biztonságosabbá tételéhez.”

Az online vásárlásaink, banki átutalásaink és az orvosi leleteink, mind értelmetlen szövegnek tűnnek a titkosítási kulcs nélkül. A weben keresztül küldött személyes adatainkat először ezek a kulcsok összekeverik, majd a fogadónál lévő kulccsal visszaállítják.

Ahhoz hogy a rendszer működjön mindkét félnek hozzá kell férnie ugyanahhoz a kulcshoz. A kvantum kulcs elosztás (QKD) a kvantum mechanika egyik alapvető tulajdonságát – hogy az elektronok vagy fotonok mérése automatikusan megváltoztatja azok állapotát – használja a kulcsok átadására, amivel azonnal jelzi mindkét fél számára ha biztonsági rés keletkezett.

A QKD elmélete már 1984-ben megszületett és nem olyan sokára meg is valósították, azonban úgy tűnik, hogy a világ méretű bevezetésére mostanáig kellett várni. Európai cégek most már lézer alapú QKD rendszereket kínálnak, kínában pedig sikerült a kutatóknak egy műholdról kvantum kulcsokat küldeni két egymástól 1200 kilométerre lévő földi támaszpontra.

A kutatók szerint ezeknek a rendszereknek a problémája eddig az volt, hogy relatíve lassan közvetítették a kulcsokat, ami miatt túl lassúnak bizonyultak a modern internet számára.

“Ezekkel a sebességekkel, a kvantum-biztos titkosítási rendszer nem támogatja a mindennapi feladatokat, mint például egy titkosított telefonhívás vagy egy videó streamelés,” mondta Nurul Taimur Islam, a Duke Egyetemről.

Mint a legtöbb korábbi QKD rendszer, az új rendszer is egy gyenge lézert használ, hogy az információkat a fény önálló fotonjaiba kódolja, azonban most rájöttek, hogyan tehetnek több információt a fotonokba, ezzel lényegesen gyorsabbá téve a technológiát.

Azzal, hogy módosítottak a foton kibocsátásának idején és annak fázis tulajdonságain, a rendszer képes volt fotononként két bitnyi információt kódolni a korábbi egy helyett. Ez a trükk, a kutatók által kifejlesztett új, nagy sebességű detektor segítségével a korábbi módszerekhez képest 5-10-szeres sebességet hozott.

“A fotonoknak ezen további tulajdonságainak megváltoztatása tette lehetővé számunkra, hogy majdnem megkétszerezzük a biztonsági kulcsok kiadásának ütemét,” mondta Gauthier.

Egy tökéletes világban a QKD teljesen biztonságos lenne. Bármilyen próbálkozás a kulcs-átadás feltörésében hibákat hagyna maga mögött, amiket a fogadó könnyen észrevehet, azonban ez jelenleg még nem így van.

A kutatók gondosan felmérték az általuk használt eszközök korlátait, majd ezeket a kísérleti hibákat beépítették a technológia által használt elméletbe.

“Azonosítani akartunk minden kísérleti hibát a rendszerben és bele akartuk vonni ezeket az elméletbe, ezzel biztosítva a rendszer biztonságát, hogy ne adjon lehetőséget külső csatornáról érkező támadásokra,” mondta Islam.

A transzmitter bizonyos alkatrészeit leszámítva, az összes alkatrész jelenleg forgalomban van már. A titkosított kulcsok kódolt fotonokon történő átküldése a létező optikai kábeleken keresztül is megoldható, ezzel viszonylag leegyszerűsítve a technológia bevezetését a jelenlegi internetes infrastruktúrába.

“Az önálló-foton detektor mellett a többi eszköz már létezik a telekommunikációs iparban és valamennyi mérnöki munkával az egész transzmittert és vevőt egy számítógép CPU-ja méretű dobozba tudjuk összesűríteni,” mondta Islam.

Forrás: advances.sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.