Статья

Название статьи БЕЗОПАСНОСТЬ РЕЖИМА СИНХРОНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧЕЙ
Автор К.Е. Румянцев, А.П. Плёнкин
Рубрика РАЗДЕЛ IV. БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Месяц, год 05, 2015
Индекс УДК 621.396.624
DOI
Аннотация Исследования посвящены двухпроходной системе квантового распределения ключа (СКРК) с фазовым кодированием состояний фотонов в режиме вхождения в связь. Сигналы синхронизации представляют собой периодическую последовательность оптических импульсов. Формирование фотонных импульсов и применение однофотонных фотодетекторов обеспечивает повышенную защищённость от несанкционированного доступа режима синхронизации. Считаются известными период следования и длительность фотонного импульса. Временной кадр, равный периоду следования оптических импульсов, разбивается на ряд временных окон. Каждое окно опрашивается несколько раз, определяя объём выборки. При каждом опросе временного окна фиксируется число принимаемых фотоэлектронов (ФЭ) и/или импульсов темнового тока (ИТТ). В процессе синхронизации окно, в котором зарегистрировано максимальное число ФЭ и/или ИТТ, принимается за сигнальное окно. При анализе алгоритма синхронизации считается, что момент появления фотонного импульса случаен. Учитывается, что фотонный импульс может одновременно принадлежать двум соседним окнам. Случайные процессы в шумовых и сигнальных временных окнах описываются законом Пуассона. Моделированием процесса синхронизации определены границы применимости аналитических выражений для расчёта вероятности обнаружения сигнального временного окна в режиме синхронизации СКРК для двух крайних случаев момента появления фотонного импульса: фотонный импульс полностью располагается внутри анализируемого временного окна или распределяется между двумя соседними окнами. Дана оценка влияния числа временных окон и отношения длительности окна к длительности импульса на вероятность правильного обнаружения с учётом случайного момента появления фотонного импульса. Показано, что для уменьшения временной неопределённости длительность временного окна должна в 4 раза превышать длительность фотонного импульса при длительности фотонного импульса 1 нс, периоде следования 1024 нс, частоте появления импульсов темнового тока 400 Гц, среднем числе фотоэлектронов за длительность фотонного импульса 0,01 и объёме выборки отсчётов регистрируемых импульсов в каждом временном окне 200.

Скачать в PDF

Ключевые слова Системы квантового распределение ключа; фотонный импульс; синхронизация.
Библиографический список 1. Gisin N., Ribordy G., Tittel W., Zbinden H. Quantum cryptography // Reviews of Modern Physics. – 2002. – Vol. 74, № 1. – P. 145-195.
2. Физика квантовой информации: Квантовая криптография. Квантовая телепортация. Квантовые вычисления / Под ред. Д. Боумейстера, А. Экерта, А. Цайлингера: Пер. с англ. С.П. Кулика, Е.А. Шапиро. – М.: Постмаркет, 2002. – 376 с.
3. Квантовая криптография: идеи и практика / Под ред. С.Я. Килина, Д.Б. Хорошко, А.П. Низовцева. – Минск: Беларуская навука, 2008. – 392 с.
4. Румянцев К.Е. Системы квантового распределения ключа: монография. − Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. − 264 с.
5. Kilin S.Y. Diamond-based quantum information technologies // Physics, chemistry and application of nanostructures / Ed. by V. Borisenko, S. Gaponenko, V. Gurin. - Singapore: World Scientific, 2007. - P. 3-14.
6. Румянцев К.Е. Квантовая коммуникация: теория, эксперименты, приложения. В кн. «Информационно-телекоммуникационные и компьютерные технологии, устройства и системы в Южном федеральном университете. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2010. – С. 213-247.
7. Румянцев К.Е., Розова Я.С. Патентно-лицензионная ситуация в области квантовой криптографии // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2011. - Т. 7, № 1. – С. 3-10.
8. Румянцев К.Е., Голубчиков Д.М., Розова Я.С. Квантовая криптография: теория, эксперименты, приложения. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. – 156 с.
9. Голубчиков Д.М., Румянцев К.Е. Квантовая криптография: принципы, протоколы, системы // Всероссийский конкурсный отбор обзорно-аналитических статей по приоритетному направлению "Информационно-телекоммуникационные системы". – 2008. – 37 с.
10. Гальярди Р.М., Карп Ш. Оптическая связь: Пер. с англ. / Под ред. А.Г. Шереметьева. − М.: Связь, 1978. – 424 с.
11. Голубчиков Д.М., Румянцев К.Е. Обобщённая структура систем квантового распределения ключей с фазовым кодированием состояний фотонов // Известия вузов России. Радиоэлектроника. - 2011. - № 6. - С. 26-38.
12. Golubchikov D.M., Rumiantsev K.E. The probabilistic model of keys generation of QKD systems // The 4-th world congress in the XXI-st century. 21–23 september 2010. – Кiev: 2010. − P. 17.51-17.53.
13. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Стенд для научных исследований квантово-криптографической системы // Современные тенденции в образовании и науке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 31 октября 2013 г.: в 26 частях. Ч. 2. − Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес–Наука–Общество», 2013. – С. 108-111.
14. Rumyantsev K.E., Golubchikov D.M. Modeling of Quantum Key Distribution System for Secure Information Transfer: Chapter 15. In the book «Integrated Models for Information Communication Systems and Networks: Design and Development». − IGI Global (USA), 2013. − P. 314-342.
15. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Экспериментальные испытания телекоммуникационной сети с интегрированной системой квантового распределения ключей // Телекоммуникации. – 2014. – № 10. – С. 11-16.
16. Плёнкин А.П. Использование квантовых ключей в сетевой информационной безопасности // Наука и сучаснiсть: виклики XXI столiття. Ч. II (технiчнi науки, iсторичнi науки): Мiжнародна конференцiя, м. Киiв, 31 сiчня 2014 р. Центр наукових публiкацiй. – С. 98-100.
17. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Натурные испытания коммерческой системы квантового распределения ключей // Доклады VI Пленума СибРОУМО по образованию в области информационной безопасности и XV конференции: Томск–Иркутск, 9–13 июня 2014 г. – Томск: В-Спектр, 2014. – С. 120-125.
18. Плёнкин А.П. Квантово-криптографическая сеть на основе системы квантового распределения ключей // Информационная безопасность и защита персональных данных: Проблемы и пути их решения: Материалы VI Межрегиональной научно-практической конференции. – Брянск: БГТУ, 2014. – С. 103-106.
19. Розова Я.С., Румянцев К.Е. Исследование влияния характеристик узлов системы квантовой криптографии на процесс формирования ключевых последовательностей // Сборник VII Всероссийской НПК «Молодёжь и современные информационные технологии». Томск. 25–27.02.2009. Ч. 1. – Томск: Изд-во СПБ “График С”. – С. 57-58.
20. Плёнкин А.П. Использование квантовых ключей для шифрования сетевого соединения // Десятая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: Тезисы докладов (г. Ростов-на-Дону, 14−29 апреля 2014 г.). – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2014. – С. 81-82.
21. Курочкин В.Л., Курочкин Ю.В., Зверев А.В., Рябцев И.И., Неизвестный И.Г. Экспериментальные исследования в области квантовой криптографии // Фотоника. – 2012. – № 5. – С. 54-66.
22. Плёнкин А.П. Повышение защищённости процесса вхождения в синхронизм системы квантового распределения ключей // Сборник научных трудов. IV Международная конференция по фотонике и информационной оптике. Москва, 28−30 января 2015 г. – М.: НИЯУ МИФИ. – С. 212-213.
23. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Синхронизация системы квантового распределения ключа при использовании фотонных импульсов для повышения защищённости // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 8 (157). – С. 81-96.
24. Плёнкин А.П. Защищённость режима синхронизации системы квантового распределения ключей // Фундаментальные и прикладные аспекты компьютерных технологий и информационной безопасности: Сборник статей I Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015. – С. 240-243.
25. Плёнкин А.П. Повышение защищенности режима синхронизации системы квантового распределения ключей // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Актуальні питання забезпечення кібернетичної безпеки та захисту інформації»: Зб. наук. праць науково-практичної конференції; м. Київ, 25-28 лютого 2015р., Європейський університет. – Киiв: Вид-во Європейського університету, 2015. – С. 85-87.
26. Плёнкин А.П. Румянцев К.Е. Однофотонный режим синхронизации системы квантового распределения ключей // Труды Северо-Кавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. Ч. I. – Ростов-на-Дону: ПЦ «Университет» СКФ МТУСИ, 2015. – С. 498-501.
27. Плёнкин А.П. Исследование режима вхождения в синхронизм при использовании фотонных импульсов системы квантового распределения ключа // ES-ФМ-2014-011. Физико-математические методы и информационные технологии в естествознании, технике и гуманитарных науках: сборник материалов международного научного e-симпозиума. Россия, г. Москва, 27-28 декабря 2014 г. [Электронный ресурс]. – Киров: МЦНИП, 2015. – С. 101-113.
28. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Моделирование процесса синхронизации системы квантового распределения ключа при использовании фотонных импульсов для повышения защищённости // Свидетельство об официальной регистрации программного продукта для ЭВМ № 2015613500 РФ. Правообладатель: ФГАОУВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону (RU). - Заявка 2014660503 от 16.10.2014. Дата регистрации 17.03.2015.
29. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Моделирование процесса вхождения в синхронизм системы квантового распределения ключа при использовании для регистрации фотонных импульсов однофотонного лавинного фотодетектора для повышения защищённости // Свидетельство об официальной регистрации программного продукта для ЭВМ № 2015610876 РФ. Правообладатель: ФГАОУВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону (RU). - Заявка 2014661772 от 20.11.2014. Дата регистрации 20.01.2015.
30. Плёнкин А.П. Румянцев К.Е. Зависимость вероятности обнаружения фотонного импульса в режиме синхронизации системы квантового распределения ключей от длительности временного окна // ES-Т-ФМ-2015-011. Технические и естественные науки: теория и практика: сборник материалов международного научного e-симпозиума, г. Москва, 27−28 марта 2015 г. [Электронный ресурс]. – Киров: МЦНИП, 2015. – С. 59-72.
31. Шереметьев А.Г. Статистическая теория лазерной связи. – М.: Связь, 1971. – 264 с.
32. http://www.idquantique.com/wordpress/wp-content/uploads/id230-specs.pdf.

Comments are closed.