SDN и защищенные квантовые коммуникации
1 like422 views
Документ обсуждает развитие защищенных квантовых коммуникаций и проблемы традиционных методов шифрования, включая угрозу квантовых процессоров. Представлены данные о существующих квантовых сетях и устройствах, а также о перспективах создания городской квантовой сети в России. Подробно описаны параметры текущих технологий и возможные применения в городской инфраструктуре.
SDN и защищенные квантовые коммуникации
- 1. ПКС и защищенные квантовые коммуникации sadov@mail.ifmo.ru Олег Садов http://sdn.ifmo.ru/
- 2. Проблемы существующих методов защиты информации ● Безопасность основана на том, что перехватчик не успеет расшифровать информацию, пока она актуальна ● В 2010 ключ RSA 768 bit был декодирован ● Увеличение длины ключей перегружает инфраструктуру ● Появление квантовых процессоров угрожает традиционным шифрам ● Sep 27, 2016 – D-Wave Systems Previews 2000-Qubit Quantum System
- 3. Post-Quantum Cryptography ● NIST. Workshop on cybersecurity in a post-quantum world, 2015. http://www.nist.gov/itl/csd/ct/post-quantum-crypto-workshop-2015.cfm ● Erdem Alkim, Léo Ducas, Thomas Pöppelmann. Post-quantum key exchange – a new hope. https://eprint.iacr.org/2015/1092.pdf ● Amy Nordrum. Quantum Computer Comes Closer to Cracking RSA Encryption. 3 Mar 2016. http://spectrum.ieee.org/tech- talk/computing/hardware/encryptionbusting-quantum-computer-practices-factoring- in-scalable-fiveatom-experiment ● Matt Braithwaite. Experimenting with Post-Quantum Cryptography. July 7, 2016. https://security.googleblog.com/2016/07/experimenting-with-post-quantum.html ● Bruce R. Auburn. Quantum Encryption – A Means to Perfect Security? GSEC v.1.4b. https://www.sans.org/reading-room/whitepapers/vpns/quantum-encryption-means-pe rfect-security-986
- 4. Multinode quantum networks M. Peev, C. Pacher, R. Alleéaume et al. // New Journal of Physics 11 (2009) 075001 Mean distance 25 km, bitrate 10 kbit/s, maximum distance 80 km QKD Networks: 1.SECOQC QKD network (below) 2.DARPA (USA) 3.SwissQuantum 4.Tokyo QKD Eight node point-to-point network (Austria): idQuantique (3 devices) Toshiba Research GAP Optique University of Vienna Centre National de la Recherche Scientifique Ludwig Maximillians University (free space) 5. Battelle — First Commercial Quantum Key Distribution Protected Network (USA) 6. Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) satellite (China)
- 5. Key features of our device: • Higher speed and distance compared to market systems • Operates in metropolitan networks: – Simple: compatible with existing technology – Cheap: no need for new optical lines • Unmatched spectral efficiency: up to 50% in 10 Gbit Ethernet channel Commercially available QKD devices Bitrate (at 50 km), bit/s Operating distance Ready for existing telecom channels Spectral efficiency (achievable) 1. Clavis3, idQuantique 3000 100 km ~ 4% 2. Q-Box, MAGIQ 100 50 km ~ 4% 3. Cygnus, SeQureNet 1000 80 km ~ 4% 4. Our SCWQC system 40 000 250 km 40-50% What can we offer?
- 6. Городские защищённые квантовые сети Диаметр Москвы 35-40 km На этом расстоянии прибор SCW QKD генерирует сигнал со скоростью 1 Mbit/s (DWDM), аналоги: до 500 kbit/s Расстояние от Москвы до Петербурга составляет 620 km Нужно только 3 ретранслятора Не нужны специальные волокна, встраивается в существующие линии связи!
- 7. First Russian quantum network in metropolitan area Location: ITMO University Saint Petersburg, Vasilyevsky Island Parameters: Number of nodes: 2 Channel loss: 1.6 dB; Key rate: up to 1 Mbit/s; QBER: 1%; Medium: telecom optical cable (SMF-28 fiber) 2014 - Present
- 8. Квантовая криптография в городской инфраструктуре 8 Скорость 1 Мбит/c в городской инфраструктуре
- 9. Испытательные полигоны • Санкт-Петербург (Квантовая сеть Университета ИТМО) Опытный участок в действующей инфраструктуре • Казань (коллаборация с телеком оператором) Многоузловая квантовая сеть на основе метода на боковых частотах • Самара (коллаборация с ИТ-инфраструктурой) Создание программно-конфигурируемых квантовых сетей
- 10. Quantum Networks + SDN ● Venkat R. Dasari, Travis S. Humble. OpenFlow Arbitrated Programmable Network Channels for Managing Quantum Metadata. https://arxiv.org/abs/1512.08545 ● Venkat R. Dasari, Ronald J. Sadlier, Ryan Prout, Brian P. Williams, Travis S. Humble. Programmable Multi- Node Quantum Network Design and Simulation. Proc. SPIE 9873, Quantum Information and Computation IX, 98730B (2016). https://arxiv.org/abs/1604.01276
- 12. Testbed
- 13. Development Node: ● Linux drivers ● QKD codecs ● Ryu application ● Mininet test network 3 nodes network: ● SW-switch ● HW-switch ● HW-switch + FPGA + codec + OF-controller Saint-Petersburg, Samara
- 14. Спасибо за внимание! sadov@mail.ifmo.ru Олег Садов http://sdn.ifmo.ru/