ЭВАНСТОН, Иллинойс - Отложите в сторону изображения шпионажа и взлома кодов времен Второй мировой войны. Сегодня криптография жизненно необходима для обеспечения безопасности такой формы коммуникации и коммерции, о которой 60 лет назад нельзя было и мечтать: Интернета. Исследователи из Северо-Западного университета продемонстрировали новый метод высокоскоростной квантовой криптографии, который использует свойства света для шифрования информации в форме кода, который можно взломать, только нарушив физические законы природы.
В открытом и глобальном коммуникационном мире Интернета информационная безопасность является критической проблемой, поскольку нельзя полагаться на традиционные криптографические технологии для обеспечения долгосрочной безопасности. После оптимизации Северо-Западный метод может заменить математическую криптографию, используемую в настоящее время предприятиями, финансовыми учреждениями и военными для безопасной связи. Инновационный протокол обещает защиту даже от злейшего врага информационной безопасности: еще не изобретенного, но все еще вызывающего страх мощного квантового компьютера, который может взломать практически любой обычный код.
«По мере роста вычислительной мощности и трафика данных, а также увеличения скорости передачи данных, криптографии становится все труднее идти в ногу со временем», - сказал Прем Кумар, профессор электротехники и компьютерной инженерии в Школе инженерии и прикладных наук Маккормика и компании. -главный исследователь проекта. «Необходимы новые криптографические методы, чтобы и дальше обеспечивать безопасность конфиденциальности и безопасности информации каждого человека.
Нашей исследовательской группе удалось зашифровать реальную информацию, отправить сообщение по университетской оптоволоконной системе на очень высоких скоростях и расшифровать информацию, что является немалым достижением. Другие методы квантовой криптографии медленны и непрактичны для дальней или высокоскоростной связи, в то время как наши обладают большим потенциалом для реальных приложений».
Исследователи передавали зашифрованные данные со скоростью 250 мегабит в секунду. Поскольку в нем используются стандартные лазеры, детекторы и другие существующие оптические технологии для передачи больших пакетов фотонов, протокол Northwestern более чем в 1000 раз быстрее, чем его основной конкурент, метод, основанный на одиночных фотонах, который сложно и дорого реализовать.
«Никто больше не занимается шифрованием на таких высоких скоростях», - сказал Кумар, который работает на кафедре физики и астрономии в Колледже искусств и наук имени Джадда А. и Марджори Вайнберг.
Северо-западный метод, предназначенный для обеспечения безопасности общедоступной волоконно-оптической инфраструктуры, использует форму криптографии с «секретным ключом». В этом типе криптографии два взаимодействующих человека, скажем, Алиса и Боб, имеют один и тот же секретный ключ. Если Алиса хочет послать защищенное сообщение Бобу, она отправляет сообщение в «запертый ящик», который Боб может открыть.
В случае Северо-Западного метода для кодирования своего сообщения Алиса использует ключ для управления светом, создавая узор более сложный, чем просто «включено» или «выключено». Этот метод использует гранулярность света, известную как квантовый шум, который интегрируется с шаблоном секретного ключа. (Случайная поляризация - это один из способов изменить степень детализации света.) Для человека без ключа, скажем, для подслушивающей Евы, информация не поддается расшифровке - украденное сообщение содержит слишком много «шума». Боб с секретным ключом имеет шаблон и может принимать сигнал с гораздо меньшим шумом, что позволяет ему читать закодированное сообщение Алисы.
Показав, что их высокоскоростной протокол шифрования работает в реальной сети с реальными данными, исследователи теперь работают над достижением скорости 2,5 гигабит в секунду, что является скоростью, с которой обычная информация в настоящее время передается через Интернет. оптоволоконная сеть.
«Существующие криптографические схемы уязвимы, потому что по мере того, как компьютеры становятся все более мощными, криптография становится все медленнее из-за все более длинных ключей», - сказал Гораций Юэн, профессор электротехники и вычислительной техники со второстепенной должностью в области физики и астрономии. Он главный исследователь и теоретик криптографического проекта.
"Мы предлагаем систему квантовой криптографии, безусловно безопасную, быструю, простую в управлении и экономичную. Наша технология обещает реалистичное решение безопасности для повышения вычислительной мощности. Мы рассчитываем разработать практическое приложение в течение пяти лет."
Исследовательская группа Северо-Запада работает с двумя промышленными партнерами, Telcordia Technologies из Ред-Бэнк, штат Нью-Джерси, и BBN Technologies из Кембриджа, штат Массачусетс, над разработкой прототипов систем для интеграции в основные оптические сети Интернет.
Northwestern подала ряд патентов, основанных на технологии, разработанной в университете.
Исследовательский проект в области квантовой криптографии поддерживается пятилетним грантом в размере 4,7 миллиона долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). Коммуникационный протокол, который является основой современного Интернета, появился из компьютерной сетевой системы, созданной DARPA в 1960-х годах.