Назад в будущее…

Скрыпников 'Slam' Сергей

Спецвыпуск Xakep, номер #041, стр. 041-012-1

(sergey@soobcha.org)

Квантовая криптография - информация к размышлению

Хочешь сохранить в тайне свои телефонные переговоры или передаваемую по Сети информацию? Хочешь быть недосягаемым для кулхацкеров, которые юзают сниферы, чтобы читать твои мессаги в аське, а то и вовсе тырить у тебя пароли? Если да, то это статья для тебя! Придется, правда, вспомнить основы квантовой физики, но ведь это для нас как два байта отослать, верно? :)

За последнее десятилетие криптографические методы широко внедрились в мирную жизнь всего общества - от банковских и телекоммуникационных технологий до домашнего компьютерного софта, который шифрует информацию.

Идеи квантового компьютера и квантовой криптографии возникли через сто лет после рождения квантовой физики. Возможность построения квантовых компьютеров и систем связи подтверждается современными теоретическими и экспериментальными исследованиями. И, возможно, ты будешь свидетелем фундаментального открытия, которое позволит уменьшить размеры и увеличить производительность компьютеров на порядок, а то и на порядки. А пока я лишь расскажу о том, что такое квантовая криптография и как она может помочь в защите твоей информации.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ КРИПТОГРАФИИ

Немного расскажу о физических основах квантовой криптографии, чтобы тебе было легче понять то, что написано ниже.

Соотношение неопределенности. Великий физик Гейзенберг в свое время обнаружил, что в микромире невозможно точно измерить одновременно координаты и импульс частицы.

Явление поляризации света. В электромагнитной волне вектор напряженности электрического поля может быть ориентирован в произвольном направлении в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Если эта ориентация случайна, свет неполяризован. Если нет, то в зависимости от того, какую фигуру описывает конец вектора, говорят о плоской, круговой, сферической поляризации. Ты, конечно, помнишь, что фотон - это квант электромагнитного поля :), поэтому мы будем говорить о "поляризованных фотонах".

Поляризационные фильтры. Пропускают определенным образом поляризованный свет. Предположим, у нас есть поток плоскополяризованных в горизонтальном направлении фотонов. Он проходит через горизонтальный фильтр. Если начать поворачивать фильтр, то поток пропускаемых фотонов будет уменьшаться до тех пор, пока при повороте на 90 градусов ни один фотон из данного потока не сможет пройти через фильтр.

LET'S GO!

Одной из основных проблем современной криптографии является безопасное распределение ключей, в частности, защита от атак типа "человек посередине" (man-in-the-middle) при использовании алгоритмов с открытым ключом. Перед началом безопасного "общения" (например, с соседом, с которым ты устраиваешь тайную переписку) происходит обмен ключами. Это должно произойти так, чтобы никакая третья сторона не смогла узнать даже его части или подсунуть наивному соседу и тебе вместо ваших ключей свои, фальшивые, чтобы тайно читать вашу переписку (вы об этом даже не узнаете). Вы, конечно, можете закрыться в ванной комнате, включить воду и говорить шепотом, но есть и другой путь - задача безопасной пересылки ключей может быть решена с помощью квантовой рассылки ключей QKD (Quantum Key Distribution). Надежность метода основана на нерушимости законов квантовой механики, кулхацкер никаким способом не сможет отвести часть сигнала с передающей линии, так как нельзя поделить электромагнитный квант на части. Любая попытка третьей стороны вмешаться в процесс передачи вызовет очень высокий уровень ошибок. Как говорят специалисты, степень надежности в данной методике выше, чем в случае применения алгоритмов с парными ключами (например, RSA). Скорость передачи данных в случае Quantum Key Distribution невысока, но для передачи ключей это и не требуется.