Klasszikus kommunikációs lépések megvalósítása CV-QKD rendszerben

A mai világban a biztonságos kommunikáció és adatközlés az egyik legfontosabb feladat, amit meg kell oldani. A legelterjedtebb megoldás erre a célra a publikus kulcsú kriptográfia, aminek a segítségével például a titkosított internetes kommunikáció jelentőse része zajlik. Ezen megoldások biztonságosságát nem bizonyították, hanem arra a feltevésre alapulnak, hogy a feltörésükhöz szükséges számítások hatékonyan nem oldhatóak meg egy klasszikus számítógéppel (pl. az RSA esetében nagy számok prímhatványokra való bontása). Az elmúlt évtizedekben megjelentek olyan kvantumos algoritmusok, melyek segítségével ezek a feladatok hatékonyan megoldhatóak egy kvantumszámítógépen (pl. a Shor-algoritmus). Bár ezen eszközök használta még távol van, de már most érdemes olyan megoldások után kutatni, melyek használhatóak akkor is, ha a támadó birtokában van egy kvantumszámítógép.

Egy ilyen megoldás a történelemben már régen is ismert szimmetrikus kulcsú kriptográfia, melynek egyik fajtája, a One-Time Pad séma bizonyítottan biztonságos tud lenni, ha a megfelelő minőségű és hosszúságú kulccsal rendelkezik a két fél. Ennek a használatához viszont szükséges, hogy a két oldal megkapja a kommunikáció előtt a közös, titkos kulcsot, ami eddig nehéz feladatnak bizonyult a hatékony és a biztonságos megvalósítás problémája miatt. A kvantumos kulcsszétosztás (quantum key distribution) segítségével a két fél biztonságosan létre tud hozni és megosztani egymással egy közös kulcsot úgy, hogy biztosak lehetnek benne, hogy csak ők ismerik azt a lépések végrehajtása után.

A dolgozatban a Műegyetemen épülő, Magyarországon elsőként létrehozott folytonos változójú kvantumos kulcsszétosztó rendszeren (CV-QKD) végzett munkámat szeretném bemutatni. Feladatom a kvantumos kommunikáció utáni klasszikus csatornán folytatott protokoll implementálása volt, melynek segítségével a két fél képes a kvantumos adatokból létrehozni egy közös titkos kulcsot, amit később fel tudnak használni titkosításra. A kulcs használtára példaként egy szöveges üzenetek és képek titkosított küldésére használható programot is készítettem. A rendszert teszteltük több ízben egy magyar telekommunikációs szolgáltató hálózatán is két különböző távolságban, mely tesztek eredményét is bemutatom.

szerző

• 
  Márton Botond László
  Mérnök informatikus szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Bacsárdi László
  egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
• 
  Dr. Kis Zsolt
  tud. főmunkatárs, Wigner Fizikai Kutatóközpont (külső)

helyezés