БАЗОВИЙ ПРОТОКОЛ РОЗПОДІЛУ КВАНТОВОГО КЛЮЧА
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2023.288020Ключові слова:
протокол Twin Field, мультиплексування квантового каналу, квантова ідентифікація, квантові канали, квантова криптографія, стек протоколу розподілу ключівАнотація
З плином часу зростає комплексність загроз, які можуть здійснюватись проти критичної інфраструктури, включаючи кібератаки, великомасштабні відмови, терористичні акти тощо. Конфіденційність даних, які обробляються і передаються в межах критичної інфраструктури, є основним аспектом її безпеки. Традиційні методи криптографії, хоча і надійні, стають уразливими перед сучасними обчислювальними та квантовими здатностями атакуючих. З цієї причини актуальність вивчення та застосування квантової криптографії в критичній інфраструктурі набуває все більшого значення. Вони мають високу стійкість до атак, пов’язаних з обчислювальними аспектами, і забезпечують невідслідковуваність ключів і даних завдяки принципам невизначеності. Однак вони також вимагають складної технічної реалізації та подальшого дослідження для широкого впровадження. Квантова криптографія може забезпечити надійний захист від сучасних та майбутніх атак, зберігаючи конфіденційність даних та ідентифікацію користувачів. Проте важливо правильно підібрати методи та засоби для забезпечення максимального рівня конфіденційності даних з урахуванням особливостей мережі. У статті детально описано процеси вдосконалення протоколу квантового розподілу ключів за допомогою методів квантової ідентифікації та мультиплексування квантових каналів, описано математичний апарат вдосконаленого методу та визначено етапи формування стеку протоколу розподілу ключів. Запропонований вдосконалений метод квантового розподілу ключів формує можливість універсального його застосування в умовах невизначеності, забезпечуючи швидкодію виконання операцій та більший рівень захищеності даних.
Посилання
Chan, A., Khalil, M., Shahriar, K.A., Chen, L.R., Plant D.V., & Kuang, R. (2021). Security analysis of a next generation TF-QKD for secure public key distribution with coherent detection over classical optical fiber networks. In 7th International Conference on Computer and Communications (ICCC) (pp. 416-420). Chengdu, China. doi: 10.1109/ICCC54389.2021.9674320.
Haigh, P.A., Burton, A., Chvojka, P., Zvanovec, S., Ghassemlooy, Z. & Darwazeh, I. (2020). Visible light communications: Filterless wavelength division multiplexing. In 12th International Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing (CSNDSP) (pp. 1-5). Porto, Portugal. doi: 10.1109/CSNDSP49049.2020.9249495.
Joshi, S.K. et al. (2021). Entanglement based quantum networks: Protocols, AI control plane & coexistence with classical communication. In Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC) (pp. 1-1). Munich, Germany. doi: 10.1109/CLEO/Europe-EQEC52157.2021.9542689.
Khan, A., Mandal, S., Nag S. & Chakrabarty, R. (2016). Efficient multiplexer design and analysis using quantum dot cellular automata. Conference: 2016 IEEE Distributed Computing, VLSI, Electrical Circuits and Robotics (DISCOVER) (pp. 163-168). Mangalore, India. doi: 10.1109/DISCOVER.2016.7806233.
Lin, R. et al. (2020). Telecommunication compatibility evaluation for co-existing quantum key distribution in homogenous multicore fiber. IEEE Access, 8, 78836-78846. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2990186.
Lu, W. & Qiu, J. (2020). Coherent polarization states multiplexer and its feasibility іn quantum communication. IEEE Access, 8, 114354-114360. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3004154.
Meda, A. et al. (2022). QKD and frequency distribution cooperation: The Twin-Field QKD case. In IEEE 15th Workshop on Low Temperature Electronics (WOLTE) (pp. 1-4). Matera, Italy. doi: 10.1109/WOLTE55422.2022.9882601.
Padamvathi, V., Vardhan, B.V., & Krishna, A.V.N. (2016). Quantum cryptography and quantum key distribution protocols: A survey. In IEEE 6th International Conference on Advanced Computing (IACC) (pp. 556-562). Bhimavaram, India. doi: 10.1109/IACC.2016.109.
Park, J., & Heo, J. (2021). Finite-key-size effect in asymmetric Twin-Field quantum key distribution. In International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC) (pp. 265-267). Jeju Island, Korea. doi: 10.1109/ICTC52510.2021.9620743.
Sun, M.-S., Zhang, C.-H., Ma, X., Zhou, X.-Y., & Wang, Q. (2022). Sending-or-not-sending Twin-Field quantum key distribution with measurement imperfections. IEEE Communications Letters, 26(9), Sept., 2004-2008. doi: 10.1109/LCOMM.2022.3181984.
Wang, S., Yang, H., Qin, Y., Peng, D., & Fu, S. (2022). Power-over-fiber in support of 5G NR fronthaul: Space division multiplexing versus wavelength division multiplexing. Journal of Lightwave Technology, 40(13), 1, July 1, 4169-4177. doi: 10.1109/JLT.2022.3159540.
Wengerowsky, S., Joshi, S.K., Steinlechner, F., Hübel, H., & Ursin, R. (2019). An entanglement-based wavelength multiplexed quantum communication network. In Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC) (pp. 1-1). Munich, Germany. doi: 10.1109/CLEOEEQEC.2019.8872932.
Woo, M.K. et al. (2020). One to many QKD network system using polarization-wavelength division multiplexing. IEEE Access, 8, 194007-194014. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3032992.
Yousefi, M. & Yangzhang, X. (2020). Linear and nonlinear frequency-division multiplexing. IEEE Transactions on Information Theory, 66(1), Jan., 478-495. doi: 10.1109/TIT.2019.2941479.
Zhao, Y. & Qiao, C. (2023). Distributed transport protocols for quantum data networks. IEEE/ACM Transactions on Networking. doi: 10.1109/TNET.2023.3262547.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Сергій Дорожинський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
