- Kvantinė apsauga iš naujo apibrėžia kibernetinį saugumą, remdamasi kvantinės mechanikos principais.
- Jos tikslas – apsaugoti duomenis nuo kvantinių kompiuterių grėsmių ir būsimų atakų.
- Tai apima ir kvantinę kriptografiją, ir postkvantinius algoritmus, skirtus spręsti naujus skaitmeninius iššūkius.
Atvykus kvantinis skaičiavimasMes susiduriame su vienas didžiausių iššūkių informacijos saugumui per visą istorijąJei anksčiau pakakdavo naudoti algoritmus, kurių neįmanoma iššifruoti naudojant tradicinius skaičiavimus, dabar situacija radikaliai pasikeitė. kvantinė apsauga Tai iškyla kaip naujas skydas, galintis apsaugoti mūsų duomenis, operacijas ir ryšius nuo kvantinių superkompiuterių, kurie galėtų padaryti klasikines sistemas bevertes.
Šiame straipsnyje sužinosite, kas yra kvantinė apsauga, kodėl ją šiandien svarbu suprasti ir kaip ji paveiks informacijos saugumą asmenims, įmonėms ir viešosioms organizacijoms.
Kas yra kvantinis ekranavimas ir kodėl jis svarbus?
La kvantinė apsauga, dar žinomas kaip kvantinis saugumas, apima technologijų ir strategijų rinkinį, skirtą Išlaikyti informacijos konfidencialumą, vientisumą ir prieinamumą pasaulyje, kuriame egzistuoja kvantiniai kompiuteriai.
Reikia aiškiai pasakyti, kad pavojus nėra hipotetinis: kvantiniai skaičiavimai vystosi svaiginančiu greičiu ir, pasiekę komercinę brandą, turės toks didelis skaičiavimo pajėgumas, kad jis galės sulaužyti pagrindinius kriptografinius algoritmus kurie šiandien naudojasi internetu, įmonėmis, valstybėmis ir net elektroniniu DNI.
Tai reiškia, kad tradiciniai šifravimo metodai, kad ir kokie galingi jie būtų, bus pažeidžiami. Štai kodėl kvantinė apsauga Jis įsitvirtina kaip naujas etalonas, pasitelkdamas kvantinės fizikos principus duomenų saugumui gerinti ir algoritmams, atspariems kvantinių superkompiuterių atakoms, kurti.
Kvantinės apsaugos raktai slypi ne tik naudojamų algoritmų tipe, bet ir tame, kaip paskirstomi ir tvarkomi informacijos šifravimo ir iššifravimo raktai.Pažangiausi metodai apjungia kvantinę kriptografiją (pagrįstą pačia kvantine fizika) ir postkvantinę kriptografiją (algoritmus, sukurtus atlaikyti net labai galingus kvantinius kompiuterius).
Kokias grėsmes skaitmeniniam saugumui kelia kvantiniai skaičiavimai?
Norint suprasti, kodėl tiek daug kalbame apie kvantinę apsaugą, pirmiausia reikia suprasti, Kaip kvantiniai skaičiavimai kelia grėsmę saugumui, kokį mes jį žinomeKvantiniai kompiuteriai, skirtingai nei tradiciniai, neveikia su bitais, kurie gali būti tik 0 arba 1, bet su kubitai kuris gali būti abiejose būsenose tuo pačiu metu (kvantinės superpozicijos dėka).
Ši savybė leidžia atlikti tam tikras matematines operacijas, kurios anksčiau buvo neįmanomos arba reikėdavo atlikti šimtus metų naudojant klasikinius kompiuterius, per kelias minutes ar valandas. Konkretus pavyzdys yra Šoro algoritmas, o tai leistų kvantiniam kompiuteriui beveik akimirksniu suskaidyti labai didelius skaičius į pirminius veiksnius, taip panaikinant tokių sistemų kaip PAR o ECC (elipsinės kreivės kriptografija).
Šios technologinės pažangos pasekmės yra milžiniškos:
- Rizika viešiesiems ir privatiesiems raktamsDabartinės šifravimo sistemos, pavyzdžiui, tos, kurios apsaugo bankus ir el. paštą, būtų pažeidžiamos.
- Konfidencialumo praradimasŠiandien apsaugoti duomenys gali būti atskleisti rytoj, jei kas nors juos laikys laukdamas, kol turės pakankamai kvantinės galios juos nulaužti („išsaugoti dabar, iššifruoti vėliau“ ataka).
- Sudėtingesnės kibernetinės atakosKibernetiniai nusikaltėliai ir valstybės turės naujų įrankių atakuoti ypatingos svarbos infrastruktūrą.
Kvantinės kriptografijos principai ir pagrindai
Kvantinės apsaugos pagrindas yra kvantinė kriptografija, kuris nėra pagrįstas prielaida, kad matematinė problema yra sudėtinga, bet tiesioginiu kvantinės mechanikos dėsnių taikymu. Veikia keli pagrindiniai principai, kurie suteikia teoriškai neperlaužiamą saugumą:
- PersidengimasDalelės, tokios kaip fotonai, gali būti keliose būsenose vienu metu (0 ir 1 tuo pačiu metu).
- Kvantinis susietumasDvi susietos dalelės gali akimirksniu pakeisti savo būseną, kai tik išmatuojama kita, nepriklausomai nuo atstumo tarp jų.
- Heisenbergo neapibrėžtumo principasNeįmanoma išmatuoti kvantinės sistemos jos netrikdant; bet koks bandymas pasiklausyti kvantinio rakto palieka pėdsaką ir gali būti aptiktas.
Šie fizikiniai principai leidžia sukurti raktų perdavimo schemas, kuriose bet koks perėmimas yra iš karto aptinkamas. Plačiausiai taikomas kvantinio rakto pasiskirstymas (QKD), kuris yra didžiausias dabartinės kvantinės kriptografijos ramstis.
Kaip veikia kvantinių raktų paskirstymas (QKD)?
La QKD Tai revoliucinis metodas, skirtas sukurti ir dalytis slaptu raktu tarp dviejų šalių (pvz., Alisos ir Bobo) naudojant poliarizuoti fotonaiRaktą gali teisingai perskaityti tik gavėjas, nes bet koks bandymas perimti pakeičia fotonų kvantines būsenas, atskleisdamas įsibrovimą.
Pirmasis plačiai pripažintas QKD protokolas yra BB84, kurį 1984 m. sukūrė Charlesas Bennettas ir Gilles'is Brassardas. Jis veikia taip:
- Alisa siunčia poliarizuotus fotonus (kiekvienas gali reikšti 0 arba 1, priklausomai nuo jo orientacijos) Bobui per saugų optinį kanalą, dažniausiai šviesolaidį.
- Bobas matuoja fotonus atsitiktiniais filtrais ir tada abu (per viešąjį kanalą) palygina naudojamas orientacijas.
- Jie saugo tik tuos bitus (reikšmes), kurie atitinka atvejus, kai abu naudojo tą pačią orientaciją; tai yra bendro slapto rakto esmė.
Kita svarbi naujovė yra E91 protokolas, kurį sukūrė Artur Ekert, ir kuris pagrįstas kvantiniu susietumu, siekiant dar labiau sustiprinti apsaugą nuo bet kokio tipo šnipinėjimo.
Kvantinės apsaugos privalumai ir trūkumai, palyginti su klasikine kriptografija
La kvantinė kriptografija siūlo keletą išskirtinių pranašumų, palyginti su tradiciniais metodais:
- Besąlyginis saugumas: remiasi fizikos dėsniais, o ne matematinėmis prielaidomis.
- Perėmimo aptikimasBet koks šnipinėjimo bandymas neišvengiamai matomas dėl kubitų pakeitimo.
- Atsparumas kvantiniams skaičiavimamsDabartinių kvantinių metodų, skirtingai nei klasikinės kriptografijos, kvantiniai kompiuteriai negali iššifruoti.
Jo trūkumai yra šie:
- Riboti atstumaiNors palydovai ir retransliatoriai sparčiai žengia į priekį, fotonai degraduoja tolimojo nuotolio optiniuose kabeliuose.
- Didelė kainaQKD sistemų diegimas reikalauja investicijų į specializuotą įrangą ir vis dar besivystančią infrastruktūrą.
- praktiniai iššūkiaiTeorinis saugumas gali turėti pažeidžiamumų realiuose įrenginiuose ir konfigūracijose.
Kvantinės apsaugos tipai ir protokolai
Šioje srityje yra įvairių metodų, kurių kiekvienas orientuotas į skirtingus komunikacijos ir saugojimo aspektus:
- Kvantinio rakto paskirstymas (QKD): saugiai keistis slaptais raktais.
- Kvantinės monetoseksperimentiniai metodai, skirti nepatikimų šalių sutarimui ir autentifikavimui.
- Kvantiniai skaitmeniniai parašai: pranešimų ir operacijų autentiškumui patikrinti.
- Papildomi protokolaiKvantinis netiesioginis perdavimas, padėtimi pagrįstos sistemos ir kiti pažangūs kriptologijos eksperimentai.
Kvantinės apsaugos naudojimo atvejai ir praktinis pritaikymas
Programos kvantinė apsauga Jie jau yra realybė daugelyje sektorių, tiek viešajame, tiek privačiame:
- Vyriausybės ir gynyba: įslaptintos informacijos ir ypatingos svarbos sistemų apsauga.
- Finansai ir bankininkystėsaugus konfidencialių duomenų ir jautrių operacijų perdavimas.
- Kritinės infrastruktūroselektros tinklai, sveikatos apsauga ir telekomunikacijos, kurios negali sau leisti informacijos nutekėjimo.
- Kvantinių ryšių tinklaitokie projektai kaip Kinijos palydovas „Micius“ ir tinklai Europoje bei Amerikoje.
- Rinkimų saugumasTestavimas Šveicarijos savivaldos rinkimuose siekiant užtikrinti skaidrumą ir patikimumą.
Šie pavyzdžiai rodo, kad Kvantinė kriptografija jau yra besiplečianti realybė, o ne tik ateities pažadas.Įmonės ir vyriausybės investuoja į šią technologiją, kad užtikrintų svarbiausių skaitmeninių išteklių apsaugą.
Techniniai iššūkiai ir kliūtys kvantinei apsaugai
Plačiai diegiant susiduriama su tokiomis kliūtimis kaip:
- Taikymo srities klausimaiQKD sistemų aprėptis per optinį pluoštą vis dar ribota, nors palydovai ir kartotuvai gerina šią situaciją.
- SąveikumasNaujų kvantinių technologijų integravimas su esamomis sistemomis reikalauja sudėtingų pokyčių ir tarptautinio bendradarbiavimo.
- Didelės išlaidosSpecializuota įranga daugeliui organizacijų vis dar yra didelė investicija.
- Aparatinės įrangos kūrimasKvantiniams įrenginiams reikalingas didelis tikslumas ir stabilumas, todėl jie vis dar yra kūrimo etape.
- Besikeičiantys reglamentaiStandartai ir protokolai vis dar kuriami, o pasaulinis reguliavimas dar nėra iki galo apibrėžtas.
Perėjimas prie kvantinės apsaugos: kaip pasiruošti
La prisitaikymas prie kvantinio saugumo Tai jau prasidėjo svarbiausiuose sektoriuose ir pirmaujančiose įmonėse, tokiose kaip IBM, „Google“ ir „Apple“. Rekomenduojama atlikti šiuos veiksmus:
- Įvertinkite kvantinę rizikąNustatykite, kuriems duomenims ir sistemoms reikalinga ilgalaikė apsauga.
- Inventorizuoti kriptografinę infrastruktūrą: Išanalizuokite, kuriuos dabartinius protokolus reikia atnaujinti, kad jie būtų atsparūs kvantinėms atakoms.
- Įgyvendinti postkvantinius algoritmus: palaipsniui pereiti prie sprendimų, kurie yra atsparūs būsimoms atakoms.
- Mokymai kvantinių technologijų srityje: apmokyti techninį ir strateginį personalą efektyviam perėjimui.
- Optimizuokite hibridinius sprendimus: perėjimo metu naudoti klasikinės ir kvantinės kriptografijos derinius.
Labai svarbu veikti anksti, nes kai kvantiniai kompiuteriai kels realią grėsmę, perkėlimas bus daug sudėtingesnis ir brangesnis.
Pagrindiniai kvantinės apsaugos pokyčiai ir standartai
Ateitis – kurti tvirtus standartus ir skatinti tarptautinį bendradarbiavimą su tokiomis institucijomis kaip NISTPadaryta svarbi pažanga, pavyzdžiui:
- Atranka ir testavimas postkvantiniai algoritmai kuris galėtų tapti privalomas siekiant apsaugoti svarbią informaciją.
- Vystymasis QKD komercinės infrastruktūros eksperimentiniuose tinkluose ir realioje aplinkoje.
- Tokios iniciatyvos kaip Kvantinio saugaus finansų forumas (QSFF), bendradarbiaujant su bankais ir finansų įstaigomis, siekiant pagerinti apsaugą.
- Telekomunikacijų bendrovių, debesijos paslaugų ir kritinės infrastruktūros tinklų įsipareigojimas.
Kvantinės apsaugos ir kibernetinio saugumo ateitis
Kvantinių skaičiavimų pažanga suteikia galimybę iš naujo apibrėžti skaitmeninį saugumą, o ne tik iššūkį. Tolesni žingsniai, bendradarbiaujant tarptautiniu mastu eksperimentų, standartų ir diegimo srityse, priartina erą, kai kriptografija bus tokia pat saugi, kaip ir ją pagrindžiantys fizikos dėsniai.
La kvantinė apsauga Tai tampa pagrindiniu elementu siekiant apsaugoti mūsų duomenis, ryšius ir skaitmeninį turtą eroje, kai fizika ir matematika veikia kartu kurdamos saugesnę aplinką.
Redaktorius specializuojasi technologijų ir interneto klausimais, turintis daugiau nei dešimties metų patirtį įvairiose skaitmeninėse laikmenose. Esu dirbusi redaktore ir turinio kūrėja elektroninės prekybos, komunikacijos, internetinės rinkodaros ir reklamos įmonėse. Taip pat rašiau ekonomikos, finansų ir kitų sektorių svetainėse. Mano darbas taip pat yra mano aistra. Dabar per mano straipsnius Tecnobits, stengiuosi ištirti visas naujienas ir naujas galimybes, kurias mums kasdien siūlo technologijų pasaulis, kad pagerintume savo gyvenimą.