Квантовая криптография
Основная задача криптографии - обеспечение защиты сообщения, передаваемого от отправителя к получателю не по специальному закрытому, а по обычному открытому каналу связи. Обработка результатов кодирования сообщения методом "ПСИ" (набор пятизначных чисел).
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.04.2019 |
| Размер файла | 67,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Квантовая криптография
Асляшев А.С.,
Кузнецов С.А.
Вначале квантово-механический подход к защите информации воспринимался как нечто, имеющие отношение к научной фантастике; уровень технологий не допускал практической реализации идеи. Но со временем квантовые компьютеры и связанные с ними технологии становятся все актуальнее. Исследования таких технологий не прекращаются уже долгое время, и мы можем заметить значительное продвижение в этой области. Квантовая криптография - одно из них. Технология квантовой криптографии сложна и многогранна, поэтому данная статья не претендует на широкое освещение темы.
Основной задачей криптографии является обеспечение защиты сообщения, передаваемого от отправителя к получателю не по специальному закрытому, а по обычному открытому каналу связи. При этом речь идёт о гарантированной защите информации от несанкционированного её съёма противником. Разработаем поэтапную схему процесса подготовки и передачи сообщения при помощи квантовой криптографии от момента формирования данного сообщения до момента получения его исполнителем-адресатом.
Рисунок 1 Схема передвижения сообщения
1. Командир имеет необходимость отправить сообщение-приказ:
"ВАШ ОБЪЕКТ 15 СРОК ВЫПОЛНЕНИЯ 3".
2. Видно, что даже на этой стадии сообщение является некоторой шифровкой, требующей специального анализа. Далее существуют два возможных варианта дальнейшего передвижения сообщения к адресату.
2.1 Первый вариант. Сообщение кодируется (шифруется) одним из способов классической криптографии. Скажем методом "Пси". Следует заметить, что невзламываемых криптографических ключей не существует. На декодирование сообщения требуется некоторое время; все криптографические ключи нацелены на увеличение этого времени. После зашифровки классическим методом "ПСИ" получаем некоторое закодированное сообщение, некоторый ряд пятизначных цифр (табл.1), которые затем преобразовываются в машинный код: последовательность нулей и единиц. криптография защита кодирование
Таблица 1 Результат кодирования сообщения методом "ПСИ" (набор пятизначных чисел)
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
35821 |
||||||
|
60284 |
||||||
|
57830 |
41852 |
92180 |
||||
|
57937 |
58126 |
95248 |
35698 |
62084 |
||
|
89132 |
32842 |
65418 |
69872 |
38125 |
68004 |
|
|
35978 |
21598 |
32894 |
20348 |
|||
|
35412 |
35068 |
|||||
|
76402 |
||||||
|
58214 |
||||||
|
16584 |
2.2. Второй вариант. Сообщение сразу преобразовывается в машинный код без предварительного шифрования классическими методами.
Таким образом, после пункта 2 получаем сообщение, преобразованное в нули и единицы, готовое к отправке.
3. Следующий шаг продвижения сообщения к адресату. Это генерация квантово-криптографического ключа. Последовательность операций генерации ключа выглядит следующим образом [1,2].
3.1 Пользователями канала заранее выбираются две фиксированные частоты х1 и х2, такие, что х1+х2= х0. х1 приписывается логическое значение "1", х2 - логическое значение "0". В каждом измерении пользователи независимо друг от друга выбирают случайным образом либо один из узкополосных фотодетекторов, настроенных на измерение х1 или х2, либо широкополосный.
3.2 Проводится серия измерений по схеме совпадений событий у пользователей.
3.3 С помощью открытого канала пользователи отбрасывают измерения, в которых не было срабатывания детекторов хотя бы одного из них.
3.4 Сообщают друг другу по открытому каналу номера измерений, в которых использовались однотипные (широкополосный или узкополосный) фотодетекторы, но не сообщают, какой именно из узкополосных фотодетекторов использовался (для х1 или х2).
3.5 Так как были отброшены измерения, где не было срабатывания хотя бы одного из фотодетекторов, измерения, в которых применялись узкополосные фотодетекторы, оказываются полностью коррелированны - если один из пользователей в результате измерения обнаружил фотон с энергией ћх1, то он может быть уверен, что другой пользователь в эксперименте с тем же по счёту номером обнаружил фотон с энергией ћх2. После обращения полученной логической последовательности одним из пользователей они у обоих совпадут. Эти последовательности - ключ.
Рис.2 Схема установки МЛЭ
1 - камера-шлюз; 2 - загрузочная камера; 3 - система откачки; 4 - оже спектрометр; 5 - смотровое окно; 6 - электронная пушка; 7 - ионная пушка для очистки поверхности перед осаждением эпитаксиального слоя; 8 - подложкодержатель п/п пластин; 9 - полупроводниковые пластины для формирования ГЭС (гетероэпитаксиальной структуры); 10 - блок испарения; 11 - тигель с осаждаемым веществом; 12 - система нагрева тиглей
В данном случае приведена последовательность генерации кода, применимая при использовании двух узкополосных источников единичных фотонов, способных излучать фотоны с близкими энергиями E 1 (hх1) и E 2 (hх2) с частотами, отличающимися на величину порядка |х1- х2|=105 Гц. Для чего можно использовать квантовые точки, в которых время жизни электрона на возбуждённом квантоворазмерном уровне составляет величину порядка 10-9с. Источники единичных фотонов получают методами МЛЭ (молекулярно-лучевой эпитаксии). Типовая установка МЛЭ отражена на рисунке 2 [3].
4. Передача информации (сообщения) единичными фотонами по беспроводному либо оптоволоконному каналу с использованием ключа, полученного в пункте 3.
5. Фотодетектирование - приём фотонов, прошедших через используемый канал связи. В результате данного процесса получаем ряд из нулей и единиц, который готов к декодированию.
6. Расшифровка (декодирование) полученного сообщения (приказа): ряда чисел, приведенного в таблице 1.
В заключение хотелось бы сказать, что последние разработки в области квантовой криптографии позволяют создавать системы, обеспечивающие практически 100%-ю защиту ключа и ключевой информации. Используются все лучшие достижения по защите информации как из классической криптографии, так и из новейшей "квантовой" области, что позволяет получать результаты, превосходящие все известные криптографические системы. Можно с уверенностью говорить, что в ближайшем будущем вся криптографическая защита информации и распределение ключей будут базироваться на квантово-криптографических системах.
Список использованной литературы
1. С.Н. Молотков, С.С. Назин, ЖЭТФ, 11, 882 (1996).
2. Ключников В.П., Яшин К.Д., Проблемы и перспективы разработки полупроводниковых гетероэпитаксиальных структур для электронной техники.// журнал "Техника средств связи", серия "Технология, производство, оборудование", вып. 2, 1990
3. Чмора А.Л. Современная прикладная криптография. 2-е изд., стер.-М.:Гелиос АРВ, 2002-с 162-163.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принципы построения систем электросвязи и расчёт их параметров. Анализ статических характеристик и параметров передаваемого сообщения, аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразований сообщения, узкополосного непрерывного гауссовского канала связи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.12.2012Принцип кодирования аналогового сообщения, основанный на счетно-импульсном методе, принцип весового декодирования и демодуляции. Использование избыточного кодирования для повышения помехоустойчивости системы связи, влияние помех на качество передачи.
лабораторная работа [134,0 K], добавлен 17.07.2010Расчет информационных параметров сообщения. Статистическое кодирование буквенного сообщения по Хаффману. Произведение помехоустойчивого кодирования циклическим кодом двоичного сообщения. Модуляция и демодуляция сигналов. Подсчет вероятности ошибки.
курсовая работа [689,2 K], добавлен 20.11.2021Характеристика кодирования как средства защиты и повышения достоверности передачи информации по каналу связи. Частотный диапазон Bluetooth и способ кодирования пакета в цифровых системах связи. Классификация кодов, их параметры и оптимальные значения.
презентация [146,0 K], добавлен 22.10.2014Статистические характеристики и параметры передаваемого сообщения. Характеристики и параметры аналого-цифрового преобразования сообщения. Средняя квадратическая погрешность квантования. Основные характеристики и параметры сигналов дискретной модуляции.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 24.10.2012Расчет и построение амплитудно-частотного спектра сигнала и определение полосы частот при заданной частоте модулирующего сообщения. Принципы и порядок кодирования заданного числа в коде Бергера, Хэмминга, создание выводов о корректирующих свойствах.
контрольная работа [414,3 K], добавлен 28.05.2014Расчет характеристик системы передачи сообщений, ее составляющие. Источник сообщения, дискретизатор. Этапы осуществления кодирования. Модуляция гармонического переносчика. Характеристика канала связи. Обработка модулируемого сигнала в демодуляторе.
контрольная работа [424,4 K], добавлен 20.12.2012Сообщение, наблюдаемое на выходе источника. Системы на основе аналого-цифрового преобразования. Информационные параметры гармонического переносчика. Восстановление оценки сообщения по принятому с искажениями сигналу. Спектр плотности мощности сообщения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.10.2012Методы компрессии цифровых аудиоданных, кодирования речевых сообщений, алгоритмы кодирования изображений. Стандарты в области компьютерной видеоконференцсвязи. Сжатие с потерями и без потерь. Определение полосы частот для заданного качества сообщения.
презентация [876,4 K], добавлен 16.03.2014Расчет энергетической ширины спектра сообщения. Показатели средней квадратической погрешности квантования. Кодирование значения дискретного сигнала двоичным блочным примитивным кодом. Спектр модулированного сигнала. Структурная схема системы связи.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 17.11.2012Особенности проектирования цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Анализ структурной схемы автомата. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, блока питания. Построение схемы для передачи сообщения.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.02.2013Методы кодирования сообщения с целью сокращения объема алфавита символов и достижения повышения скорости передачи информации. Структурная схема системы связи для передачи дискретных сообщений. Расчет согласованного фильтра для приема элементарной посылки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.05.2015Системы факсимильной связи. Устройство и характеристики факс-аппаратов. Процесс циклического кодирования сообщения. Основные исходные данные для проектирования сети SDH. Расчет нагрузки на основные и резервные пути. Параметры требуемых мультиплексоров.
курсовая работа [172,5 K], добавлен 11.06.2015Понятие и сущность кодирования информации, его применение. Проектирование цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи, разработка задающего генератора, делителя частоты и преобразователя кода. Функциональная схема управления автомата.
курсовая работа [956,5 K], добавлен 12.02.2013Исследование основных принципов цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет источника сообщения, дискретизатора, кодера, модулятора, канала связи, демодулятора, декодера, фильтра-восстановителя.
курсовая работа [545,1 K], добавлен 10.05.2011Лазерные фототелеграфные устройства. Факсимильные аппараты. Фазирование передающего и принимающего аппаратов. Избыточность факсимильного сообщения. Упрощенная схема участвующих в генерации уровней энергии в аргоновом лазере с водяным охлаждением.
контрольная работа [81,6 K], добавлен 21.02.2009Структурная схема системы электросвязи, назначение отдельных элементов. Статистические характеристики и параметры передаваемого сообщения. Оценка помехоустойчивости и эффективности приема сигналов дискретной модуляции. Моделирование системы электросвязи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2018Обеспечение перевозочного процесса надежно действующими устройствами автоматики, телемеханики и связи как основная задача дистанции сигнализации и связи. Ознакомление с оборудованием цеха и графиком технологического процесса обслуживания устройств.
отчет по практике [33,3 K], добавлен 14.06.2015Структурная схема системы передачи, описание ее основных элементов. Построение графического изображения функции распределения мгновенных значений сообщения. Математическое ожидание и дисперсия сообщения. Параметры аналого-цифрового преобразователя.
курсовая работа [181,3 K], добавлен 30.01.2012Принципы построения системы или сети связи. Функциональная схема системы связи, назначение узлов. Типы преобразователей сообщения в электрический сигнал и типы обратных преобразователей. Особенности системы или сети связи. Вид применяемой модуляции.
курсовая работа [322,4 K], добавлен 11.12.2014
