23.06.2018
квантовые технологии

Смогут ли квантовые технологии защитить шифр от взлома

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Нацисты знали, что секретные коммуникации является ключом к мировому господству, пишет издание Newsweek.

Поэтому широко применили электромеханическую шифровальную машину Enigma, которая позволяла немецким дипломатам, войскам и даже подводным лодкам безопасно передавать в генеральный штаб радиосообщения во время Второй Мировой войны. Они считали, что их система достаточно надежно защищена. И это действительно было так, пока молодой британский математик по имени Алан Тьюрингом не предложил создать машину, которая будет автоматически перебирать тысячи комбинаций ключей к шифру, пока в конечном итоге из набора зашифрованных данных не сложится какое-то приемлемое сообщение. В результат Британия получила способность читать секретные сообщения Германии.

Но сегодня, благодаря технологии, которая называется квантовым шифрованием, мечта про идеально безопасные коммуникации является все более реалистичной. В мире шифрования все электронные коммуникации могут стать полностью конфиденциальными, но это приведет как к позитивным, так и негативным последствиям, с точки зрения кибербезопасности. Так, с одной стороны, технология поможет защитить мир от мошенничества и краж личных данных, хакерских атак и прослушивания радиосообщений. С другой стороны, это также позволит террористам и преступникам общаться совершенно секретно.

Первый успешный эксперимент

Осенью прошлого года группа криптографов и физиков из Китайской академии наук провела получасовую видеоконференцию со своими коллегами в Вене, используя связь на базе квантового шифрования. Звонок Пекин-Вена был осуществлен с помощью программы, похожей на Skype, но с одним революционным отличием: данные коммуникации обезопасили с помощью ключа шифрования, сгенерированного на квантовом устройстве, который находился на китайском спутнике.

Важно, что применение квантовой физики, на базе которой был создан ключ, означает, что любая попытка взломать код может быть немедленно обнаружена. «Квантовый шифратор чрезвычайно близок к суперзащищенным шифрам», — говорит Артур Экерт (Artur Ekert), профессор Оксфордского университета и изобретатель модели, на которой китайцы основали свою систему. Метод шифрования Экерта базируется на необычном эффекте, который называют запутыванием квантовых состояний. Это явление настолько необычное, что даже Альберт Эйнштейн, который его обнаружил, был удивлен. В 1935 году он описал эффект как «сверхъестественное действие на расстоянии».

Вот как это происходит. Две частицы света — фотоны — могут точно копировать поведение друг друга, даже когда они находятся на большом расстоянии одно от другого. Почему так происходит, пока не понятно, но этот феномен был продемонстрирован в лабораторных условиях еще в 1984 году. Что касается осеннего эксперимента с созданием защищенного канала между Пекином и Веной, то его суть в том, что ученые смогли использовать эффект запутывания квантовых состояний для генерации секретного ключа, который состоит из ряда битов данных, что появляются одновременно в разных углах Земли. Более того, китайская команда создала целостную систему глобальных коммуникаций при помощи шифрования в квантовом режиме. Китайцы соединили базовые станции, подключенные к спутникам, тысячами километров волоконно-оптического кабеля для передачи квантовых ключей по всей стране.

Несокрушимый шифр

Еще недавно вся криптография была основана на создании математических шифров, что теоретически были недоступны для взлома с помощью технических средств противников. Сегодняшние стандарты шифрования намного сложнее, чем Enigma в годы II Мировой войны, но они опираются на те же принципы. Ключ, с помощью которого обе стороны должны зашифровать и расшифровывать сигнал, создается компьютером и распределяется между ними. Но если третья сторона имеет достаточную вычислительную мощность, то потенциально она может подобрать этот ключ. Квантовое шифрование заменяет техническую гонку на основе более мощных компьютеров на совершенно другую парадигму, где вычислительные мощности не имеют значения. «В отличие от математических систем... квантовое шифрование использует законы физики, которые не могут быть нарушены», — говорит Экерт.

Шифрование на базе квантовой технологии потенциально изменит отрасли e-commerce и инфобезопасности за счет предотвращения хакерских атак и краж личных данных. Неслучайно крупнейшими инвесторами в сферу квантового шифрования являются армии и спецслужбы, в частности, Народно-освободительная армия Китая и Министерство обороны США. Китайское правительство инвестировало несколько сотен миллионов долларов США в запуск спутника с квантовым оборудованием в космос, а также развертывание огромного количества инфраструктурных объектов на местах. Оборудование смонтировано на спутнике Micius, который находится на высоте 300 км. Кроме того, Китай построил базовые станции в северо-западной части Тибета на высоте 5 тыс. м с целью минимизировать потери сигнала в атмосфере Земли, в западной провинции Китая и близ Пекина. Квантовые коды, одновременно сгенерированы на базовых станциях и на спутнике Micius, связанные с пользователями в Пекине и Шанхае через волоконно-оптический кабель на суше на высоте 1,2 тыс. м.

По словам одного из представителей властей Китая, по крайней мере 600 ведущих китайских министров и военных чиновников применяют шифрование с помощью квантовой технологии для всех конфиденциальных коммуникаций. Однако низкая орбита спутника Micius означает, что пользователи, которые не подключены к волоконно-оптической сети Китая, должны ждать, пока спутник в очередной раз попадет в зону досягаемости, чтобы получить безопасный квантовый ключ. Поэтому в течение пяти лет Китай планирует запустить новый орбитальный спутник на высоту 20 тыс. км и покрыть значительно большую часть поверхности Земли. Конечной целью является совокупность геостационарных спутников, охватывающих весь мир.

Гонка кибервооружений

США, Китай и РФ участвуют в мощной, скрытой гонке вооружений, цель которой – овладеть современным кибероружием, начиная от вирусов, способных проникать в телефонные и электрические системы, до традиционных шпионских задач, где требуется овладение тайнами противника. И в ближайшей перспективе квантовое шифрование не сможет закрыть главные уязвимости интернет-мира. И речь идет даже не про слабое шифрование, а об отсутствии условий базовой безопасности в Сети. Вспомним, что информационные системы критически важных государственных учреждений, включительно с Белым домом, были защищены лишь ненадежными паролями и уязвимым антивирусным ПО. Этот факт в 2015-2016 годах широко использовался киберпреступными группировками, которые связывают с РФ.

Кроме того, согласно сообщению бывшего подрядчика АНБ Эдварда Сноудена, цель большинства современных западных разведок – это не только данные, содержащиеся в электронных письмах и телефонных разговорах, но и метаданные, то есть информация о том, кто с кем общался и когда. Даже в зашифрованном квантовом мире эти метаданные все равно будут доступны. Дополнительно, независимо от того, насколько идеальной является система квантового шифрования, на каждом конце «провода» есть человек, который посылает и получает сообщения на свои электронные устройства, которые можно «хакнуть» с помощью вирусов и другого вредоносного ПО.

И все же, квантовое шифрование может стать действительно прорывной технологией. Если основные элементы глобальных коммуникаций являются безопасными, то значительные системные риски для глобальной информационно-коммуникационной инфраструктуры кардинально уменьшаются. Это совсем не значит, что мы будем абсолютно защищенными в интернете, тем не менее, с помощью квантового шифрования потенциально могут быть застрахованы огромные области ИТ, которые всегда считались киберуязвимыми. Речь идет про операции с кредитными картами, базами данных и любыми формами электронной связи. Хотя внедрение нового уровня защиты будет требовать огромных инвестиций.

Вместе с тем, новая технология потенциально поможет и террористам и преступникам. Логично, что каждое государство или бизнес хотят быть уверенными, что их секреты абсолютно защищены. Но для спецслужб или разведчиков очень неприятно осознавать, что сторона противника также применяет непроницаемую защиту. В начале статьи мы упоминали про шифровальную машину Enigma, которая широко использовалась в нацистской Германии во время Второй Мировой войны. Представим, что британцы не смогли бы взломать шифр «Энигма», каким бы тогда мог стать финал войны?

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Популярное за неделю

Error: No articles to display

Самые популярные метки