چگونه فیزیک کوانتوم از رمزنگاری کوانتومی محافظت می کند ؟

رمزنگاری کوانتومی

رمزنگاری کوانتومی

محاسبات کوانتومی ، وعده سیستم هایی را می دهد که چندین بار سریعتر از سوپر کامپیوترهای قدرتمند امروزی می باشند و می توانند مشکلات بسیاری که امروزه با آن مواجه هستیم را برطرف کنند . در عین حال ، نگرانی های وجود دارد که این سیستم های قدرتمند با استفاده از توانایی های بالای محاسباتی خود بتوانند موجب شکست تکنولوژی های رمزنگاری کلیدعمومی که امروزه پایه بسیاری از سیستم های امنیتی می باشند ، شوند . به همین دلیل محققان سیستم رمزنگاری کوانتوم را براساس قوانین فیزیک کوانتوم برای نگهداری از داده ها در کامپیوترهای کوانتومی آینده پیشنهاد داده اند .

محققان به دنبال ارائه طرح های برای توزیع کلید کوانتوم (QKD) هستند تا به کمک آن ضعف های روش های رمزنگاری امروزی را برطرف کنند . در آینده حتی افراد عادی با داشتن یک کامپیوتر کوانتومی قادر به رمزگشایی اطلاعات خواهند بود . نگرانی اصلی این است که تمامی داده های که امروزه در لایه SSL رمز می شوند در آینده به راحتی قابل رمزگشایی خواهند بود . اما در QKD (توزیع کلید کوانتومی) دیگر الگوریتم های معمول ریاضی را شاهد نخواهیم بود و ما شاهد استفاده از فوتون های نوری خواهیم بود . بنابراین دیگر برای رمزگشایی از اطلاعات ، نیازی به حل یک مساله سخت ریاضی نخواهد بود ؛ بلکه رمزگشایی وابسته به ویژگی های فیزیکی یک فوتون خواهد بود .

محاسبات کوانتومی برای دهه ها مورد بحث قرار گرفته است و تعداد زیادی از ارائه دهندگان فناوری نظیر اینتل ، گوگل ، آی بی ام و مایکروسافت زمان و پول زیادی را صرف توسعه آن نموده اند . در عین حال کشور چین نیز منابع زیادی را صرف این موضوع نموده است .

هنوز مشخص نیست که چه مدت زمانی طول خواهد کشید که رایانه های کوانتومی به صورت قطعی به بازار عرضه شوند . پیش بینی ها می گوید عرضه آن ها بیش از دو ، سه و یا حتی ۱۰ سال آینده به طول خواهد انجامید .در سیستم های فعلی که بر اساس بیت می باشد ، بیت ها می توانند مقادیر ۰ یا ۱ را نگهداری کنند .اما در سیستم های کوانتومی شاهد مفهوم جدیدی به نام کیوبیت (Qubit) خواهیم بود . کیوبیت یا همان بیت های کوانتومی می توانند به صورت همزمان ۰ و ۱ را نگهداری کنند که این قابلیت امکان استفاده از سیستم هایی را می دهد که می تواند از طریق میلیون ها محاسبات همزمان وسریع ، مشکلاتی که ابررایانه های امروزی از حل آن عاجز هستند را برطرف کند .

قابلیت فوق در دنیای امنیت سایبری ، به معنای ایجاد سیستم هایی است که می توانند پروتکل های رمزنگاری را سریعا حل نمایند . در حال حاضر یک مهاجم با بدست آوردن بخشی از اطلاعات امکان حدس زدن سایر اطلاعات مخفی را ندارد ، چرا که این حدس زدن زمان زیادی در حدود ۲ یا ۳ قرن زمان نیاز خواهد داشت اما با رایانه های کوانتومی سرعت محاسبات تا بیش از ۱۰۰ برابر افزایش خواهد یافت و این به معنای چالشی جدّی برای حفاظت از داده های محرمانه می باشد .

معمولا افراد بسیاری به دنبال بدست آوردن اطلاعات محرمانه برای کسب سود و یا سوء استفاده های گوناگون هستند. بنابراین با ورود رایانه های کوانتومی مشکل اساسی در ذخیره سازی اطلاعات و حفظ محرمانگی داده ها به وجود خواهد آمد . در حال حاضر محققین می دانند که کمتر از سه یا پنج سال ، فرصت برای حل این چالش دارند .

در رمزنگاری کوانتوم کانال انتقال اطلاعات  شاهد تغییرات چندانی نخواهد بود ، فقط داده های که انتقال داده می شوند به وسیله کلیدهای کوانتومی رمز می شوند . هرچند که شرکت های بسیاری در حال حاضر به دنبال راه اندازی شبکه های کوانتومی براساس فیبر تیره (Dark Fiber) می باشند . اولین نوع از این شبکه بین نیوجرسی و منهتن در حال اجرا می باشد . انتظار می رود این شبکه در حدود ۲ یا ۳ سال آینده در سراسر آمریکا گسترش یابد .

هم اکنون بسیاری از شرکت ها تهدید رایانه های کوانتومی را بسیار جدی گرفته اند . از جمله بانک ها و مراکز ارائه دهنده خدمات ابری ، تلاش های گسترده ای را برای سرمایه گذاری برروی شیوه های جدید حفاظت از اطلاعات انجام داده اند . بسیاری از سرویس های دیجیتال برپایه حفاظت کامل از اطلاعات کاربران شکل گرفته اند ، بنابراین تهدید کامپیوترهای کوانتومی برای آن ها بسیار جدی و مهم است و تمام تلاش ها بر روی شیوه های مدرن ، سریع و ارزان برای حفاظت از اطلاعات کاربران متمرکز شده است .


گردآورنده : مهندس مسعود معاونی

تاریخ :۲۰ تیر ۱۳۹۷

منبع : www.securitynow.com


تلگرام

نگاهی گذرا به رمزنگاری کوانتومی

رمزنگاری های پیشرفته

رمزنگاری کوانتومی

به طور کلی رمزنگاری زمینه ای است با تکنیک های خاص زبانی و ریاضی گونه مخصوص خودش که هدف آن تامین امنیت اطلاعات ، به ویژه در ارتباطات ناامن شبکه ای می باشد .

یکی از شیوه های مدرن در رمزنگاری ، که در سالیان اخیر به دلیل ظهور کامپیوترهای کوانتومی بسیار مورد توجه قرار گرفته است ؛ رمزنگاری کوانتومی می باشد . در رمزنگاری کوانتومی ، از قوانین کوانتوم در فیزیک برای ارسال پیام با امنیت بالاتر از آن چه که در رمزنگاری های معمولی شاهد آن هستیم ، استفاده می شود .

هدف از رمزنگاری کوانتومی ایجاد امنیت مطلق و غیرقابل نفوذ می باشد . یعنی هیچ مهاجمی نمی تواند به محتوای پیام ها به راحتی دست یابد و از آن ها استفاده کند . اما همواره باید توجه داشصت که چنین امنیت بی قید و شرطی هرگز قابل اجرا نمی باشد . زیرا که ؛ یک مهاجم همواره به شبکه های ارتباطی دسترسی داشته و به راحتی امکان استراق سمع (شنود) و دستکاری و اصلاح پیام های مبادله شده در کانال های ارتباطی را خواهد داشت .

محققین در آزمایشگاه ارتباطات امن در گروه فیزیک دانشگاه ETH زوریخ ثابت کرده اند که پروتکل های رمزنگاری کوانتومی می تواند علیرغم تمامی مخاطرات کانال های ارتباطی ناامن ، امنیت به نسبت قابل قبولی را فراهم بیاورند . آن ها نشان دادند که رمزنگاری کوانتومی مستقل از تجهیزات ، می تواند با تکنولوژی های کوانتومی مطرح شده در سالیان اخیر پیاده سازی شود .

رمزنگاری کوانتومی مستقل از تجهیزات ، به عنوان یک “استاندارد طلایی” برای ارتباطات کوانتومی محسوب می شود که علاوه بر مزایای رمزنگاری کوانتومی کلاسیک مزایای جدیدی را به همراه خواهد داشت که از آن جمله می توان به عدم نیاز به اعتماد سازی به دستگاه های فیزیکی اشاره کرد .

نکته فوق به عنوان یک چشم انداز جذاب برای طراحان پروتکل ها می باشد چرا که تااکنون رمزنگاری کوانتومی مستقل از تجهیزات ، تنها یک ساختار نظری بوده است و با نیازهای تجربی واقعی مطابق نبود . محققین اخیرا مفهوم نظری جدیدی را به نام انطباق آنتروپی (entropy accumulation) مطرح کرده اند و آن را بر روی روش رمزنگاری کوانتومی اعمال کرده اند . آن ها بر اساس این نظریه دریافتند که هر استراتژی حمله بدون توجه به پیچیدگی آن می تواند به دنباله ای از مراحل ساده تر تجزیه شود . این حقیقت برای اثبات های امنیتی که به شدت سخت و پیچیده هستند ، بسیار مفید است . زیرا در اثبات های امنیتی باید به استراتژی های مختلف حمله ، که توسط یک مهاجم ، امکان طراحی دارد توجه شود .

محققین معتقدند که رویکرد جدید آن ها می تواند امنیت رمزنگاری کوانتومی مستقل از تجهیزات را برای تکنولوژی کوانتومی پیشرفته فراهم آورد و این نشان دهنده تحقق و پیاده سازی چنین هدفی در آینده نزدیک خواهد بود .


گردآورنده : مسعود معاونی

تاریخ نشر مطلب : ۲۲ خرداد ۱۳۹۷

منبع :https://www.phys.ethz.ch


تلگرام