Ostravští vědci vyvinuli simulátor pro kvantové šifrování. Má chránit budoucí komunikaci

Experti z Katedry telekomunikační techniky na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava zadávají přes webové rozhraní základní požadavky do svého simulátoru distribuce klíčů.

Čtěte také

iROZHLAS

Česko propojila nová kvantová síť. Má chránit klíčové systémy a připravit nás na dobu kvantových počítačů

„Simulace bude trvat padesát vteřin. Máme aplikaci banka v Ostravě – banka v Opavě, probíhají tam ověřené platby, každá je šifrována, budeme potřebovat sto kilobitů za sekundu klíčů,“ vysvětluje vedoucí projektu Miroslav Vozňák. Do simulátoru se podle něj nastavují parametry přenosové trasy.

Jeho kolega Lukáš Kapičák mezitím vytváří spojení mezi dvěma body. „První bod mám na univerzitě v Porubě, druhý v Opavě. Nody jsou vytvořené a teď se je pokusím propojit. Otevře se okno, kde nastavíme vzdálenost a přenosovou rychlost klíčů.“

Vzdálenost mezi oběma body je 27 333 tisíc metrů. Aplikace následně spočítá, jak by komunikace vypadala v reálném provozu.

Kvantová distribuce klíčů

Zatímco dnešní šifrovací systémy stojí především na složitých matematických výpočtech, kvantová distribuce klíčů využívá principy kvantové fyziky. Testované klíče podle vědců nelze zkopírovat ani nepozorovaně odposlouchávat.

Čtěte také

Je velký jako tři skříně a zvládne úlohy s exponenciální složitostí, říká ředitel o novém kvantovém počítači v Ostravě

„Celá oblast se jmenuje kvantová distribuce klíčů. Informace jsou zakódované v kvantových stavech částic. Díky principům kvantové fyziky můžeme říct, že nikdo klíče po cestě nedokázal zkopírovat. Takový způsob distribuce je tedy možné považovat za neodposlouchávatelný.“

Na monitoru simulátor ukazuje, kolik klíčů je potřeba pro modelový příklad bezpečné platby mezi bankami v Ostravě a Opavě. „V tomto případě jde asi o 837 párů klíčů, tedy 669 600 bitů.“

Klíče přitom fungují vždy v párech – na obou stranách spojení musí být totožný klíč se stejným identifikátorem.

„Na každé straně jsou jakoby košíčky, ve kterých jsou klíče uložené. Každý má své ID, svůj jednoznačný identifikátor. Obě strany si vezmou klíč se stejným ID a použijí ho k zašifrování komunikace. Ideální je klíče co nejčastěji měnit. Pokud by útočník některý zachytil, dostal by se jen ke krátkému úseku komunikace. Pak totiž proběhne výměna a rotace klíčů na obou stranách,“ vysvětluje Vozňák.

Budování kvantové sítě

I s tím počítá nejnovější verze ostravského simulátoru, který podle vedoucího projektu využívají také zahraniční výzkumné týmy. 

„Koláčový graf ukazuje, kolik párů klíčů bylo vygenerováno a kolik spotřebováno. Zelená barva výrazně převládá, takže simulátor potvrzuje, že klíčů bude pro naši aplikaci dostatek.“

Kvantová distribuce klíčů je zatím v začátcích, i když se už připravují první evropské trasy. „Když si to představíte, jde o jakousi překryvnou síť k internetu, která slouží pouze k přenosu klíčů. Dnes je to stále technologie v plenkách a tyto sítě jsou teprve ve výstavbě,“ dodává Vozňák.

Ostravští vědci se tímto způsobem propojili s kolegy v polském Těšíně už před pěti lety.