Дослідження сучасного стану технологій квантового розподілу секретних ключів

Анотація

Робота присвячена дослідженню задач використання технології квантового розподілу секретних ключів, а саме задачам використання та формування нових секретних ключів, ґрунтуючись на виробленні квантових ключів та розподілу нових ключів у мережа складних топологій.

В системах захищеного зв'язку інформація передається мережами загального користування, і таким чином, доступна потенційному порушнику для проведення різного роду атак. Потенційний порушник здатний зберігати шифровані дані, що передаються по каналах мережі, а спробу дешифрування робити пізніше, коли технічні засоби та атаки на алгоритми захисту інформації дозволять, за прийнятний час, провести дешифрування. У цьому полягає основний принцип "Store now, decrypt later", що є однією з проблем систем захисту інформації [1, 2,19].

Для блокових шифрів існує параметр - навантаженням на ключ, який обмежує об’єм інформації, яку може обробити один ключ із використанням алгоритму захисту даних. NIST рекомендує часові рамки використання секретних ключів, що обчислюються роками [3,6].

У сфері інформаційної безпеки є суттєвіші обмеження навантаження на ключ, пов'язані з числом блоків, які можна на одному ключі обробити, обумовлені атаками на блокові шифри. При даних обмеженнях виникає необхідність регулярної зміни використовуваного секретного ключа, та пошук варіантів генерації та доставки ключів між двома вузлами мережі, що організовують захищений канал передачі інформації.

Зміна секретного ключа на новий ключ, незалежний від попереднього, дозволяє захистити передачу конфіденційної інформації при компрометації використовуваного ключа.

Технологія створення квантового комп'ютера дозволяє атакувати ефективно відомі алгоритми генерації секретних ключів, що базуються на факторизації великих чисел, чи складності обчислення дискретного логарифму. Квантовий алгоритм Шора [3-5,15] дозволяє вирішувати дані задачі за поліноміальний час, тому необхідно шукати альтернативні варіанти вирішення задачі регулярної зміни в каналі мережі секретного ключа в парі вузлів.

Важливо враховувати необхідність забезпечення якості Perfect forward secrecy, при компрометації майстер-ключа, всі наступні секретні ключі повинні бути не скомпрометованими. Для досягнення такої властивості сучасних алгоритмів шифрування є періодичне оновлення майстер-ключів.

Для запобігання накопиченню інформації, для успішного здійснення атак порушником та дотримання вимоги навантаження на секретний ключ необхідно вирішити задачу регулярної зміни секрета, та регулярної генерації/доставки ключів у вузли мережі.

З урахуванням нагальних потреб, що на сьогоднішній день інтенсивно розвиваються, у захищеній та швидкісній передачі інформації, та не менш, стрімкому зростанні технічних можливостей, існує потреба розробляти заздалегідь варіанти, які забезпечуть при передачі інформації її захищеність. Регулярна зміна, у географічно рознесених системах захисту даних, загальних секретних ключів, у разі забезпечення незалежності секретних ключів дозволяє вирішити успішно поставлену задачу.