3.13. Квантова криптографія

Квантова криптографія – один з надійних способів зберегти в таємниці телефонні переговори або передану по комп'ютерних мережах зв'язку інформацію. Базується на ідеї використання з метою захисту інформації природи об'єктів мікросвіту – квантів світла (фотонів), поводження яких підкоряється законам квантової фізики, стала найбільш актуальною. Найбільше практичне застосування квантової криптографії знаходить сьогодні в сфері захисту інформації, переданої по волоконно-оптичних лініях зв'язку. Це пояснюється тим, що оптичні волокна ВОЛЗ дозволяють забезпечити передачу фотонів на більші відстані з мінімальними спотвореннями. Як джерела фотонів, застосовуються лазерні діоди передавальних модулів ВОЛЗ; далі відбувається істотне ослаблення потужності світлового сигналу до рівня, коли середнє число фотонів на один імпульс стає багато менше одиниці. Системи передачі інформації з ВОЛЗ, у прийомному модулі яких застосовуються лавинні фотодіоди в режимі рахунку фотонів, називаються квантовими оптичними каналами зв'язку (КОКЗ). Внаслідок малої енергетики сигналів швидкості передачі інформації в КОКЗ у порівнянні з можливостями сучасних ВОЛЗ не занадто високі можливості (від кілобіт до мегабіт за секунду, залежно від застосування). Тому в більшості випадків квантові криптографічні системи (ККС) застосовуються для розподілу ключів, які потім використовуються засобами шифрування високошвидкісного потоку даних. Важливо відзначити, що квантово-криптографічне встаткування поки серійно не випускається. Однак, у міру вдосконалювання й здешевлення застосовуваної елементної бази можна чекати появи ККС на ринку телекомунікацій в якості, наприклад, додаткової послуги при побудові корпоративних волоконно-оптичних мереж [3].

При переході від сигналів, де інформація кодується імпульсами, що містять тисячі фотонів, до сигналів, де середнє число фотонів, що приходиться на один імпульс, набагато менше одиниці (порядку 0,1), вступають у дію закони квантової фізики. Саме на використанні цих законів у поєднанні із процедурами класичної криптографії заснована природа таємності ККС. Тут безпосередньо застосовується принцип невизначеності Гейзенберга, відповідно до якого спроба зробити виміри у квантовій системі спотворює її стан, і отримана в результаті такого виміру інформація не повністю відповідає стану до початку вимірів. Спроба перехоплення інформації із квантового каналу зв'язку неминуче призводить до внесення в нього перешкод, що виявляються легальними користувачами. КК використовують цей факт для забезпечення можливості двом сторонам, які раніше не зустрічалися й попередньо не обмінювалися ніякою секретною інформацією, здійснювати між собою зв'язок в обстановці повної таємності без остраху бути підслуханими.

3.14. Імовірнісна криптографія, концепція відвідного каналу

Імовірнісна криптографія – це різновид криптографії, що базується на перевірці на дійсність безлічі ключів, які генеруються випадковим чином [1].

Графік залежності максимальної середньої трудомісткості Е відкриття ключа імовірнісним методом від довжини ключа m показано на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Графік залежності максимальної середньої трудомісткості Е відкриття ключа імовірнісним методом від довжини ключа m