Система Orphus

Система Orphus

Квантовый протокол распространения ключей BB84.

Квантовая криптография — метод защиты коммуникаций, основанный на принципах квантовой физики.

Используя квантовые явления можно спроектировать и создать такую систему связи, которая всегда может обнаруживать подслушивание. Это обеспечивается тем, что попытка измерения взаимосвязанных параметров в квантовой системе вносит в неё нарушения. Кроме того, невозможно получить полную информацию о квантовом объекте, и, следовательно, невозможно его скопировать. Эти свойства квантовых объектов делают их «неуловимыми».

Идея использовать квантовые объекты для защиты информации от подделки и несанкционированного доступа впервые была высказана Стефаном в 1970 г. Спустя 10 лет Беннет и Брассард, которые были знакомы с работой Вейснера, предложили использовать квантовые объекты для передачи секретного ключа. В 1984 г. они опубликовали статью, в которой описывался протокол квантового распространения ключа ВВ84.

Носителями информации в протоколе ВВ84 являются фотоны, поляризованные под углами 0, 45, 90, 135 градусов. В соответствии с законами квантовой физики, с помощью измерения можно различить лишь два ортогональных состояния

Алиса посылает Бобу фотон в одном из поляризованных состояний (0, 45, 90, 135 градусов) и записывает угол поляризации. 

Боб располагает двумя анализаторами: один распознает вертикальногоризонтальную поляризацию, другой — диагональную. Для каждого фотона Боб случайно выбирает один из анализаторов и записывает тип анализатора и результат измерений.

По общедоступному каналу связи Боб сообщает Алисе, какие анализаторы использовались, но не сообщает, какие результаты были получены.

Алиса по общедоступному каналу связи сообщает Бобу, какие анализаторы он выбрал правильно. Те фотоны, для которых Боб неверно выбрал анализатор, отбрасываются.

Пример шифрования по протоколу ВВ84

Последовательность фотонов Алисы

 |  

 /  

 /  

 —

  \  

 |  

  | 

 —

 —

Последовательность анализаторов Боба

 +

 x

 +

 +

  x

 x

 x

  +

  x

Результаты измерений Боба

 0

 0

 1

 1

  1

 0

 1

  1

  0

Анализаторы выбраны верно

 +

 +

 

 +

  +

 

 

  +

 

Ключ

 0

 0

 

 1

  1

 

 

  1

 

Если бы Ева производила перехват информации при помощи оборудования, подобного оборудованию Боба, то примерно в 50 процентах случаев она выберет неверный анализатор, не сможет определить состояние полученного ею фотона, и отправит фотон Бобу в состоянии, выбранном наугад. При этом в половине случаев она выберет неверную поляризацию и, таким образом, примерно в 25 процентах случаев результаты измерений Боба могут отличаться от результатов Алисы.

Для обнаружения перехвата Алиса и Боб выбирают случайный участок ключа и сравнивают его по общедоступному каналу связи. Если процент ошибок велик, то он может быть отнесен на счет Евы, и процедура повторяется сначала.


Система Orphus

Комментарии