Наш ответ ЦРУ

Разоблачения Сноудена стали одной из главных новостей этого лета. Хотя назвать его заявления сенсационными трудно: и ранее эксперты не раз заявляли – в современном мире понятие конфиденциальности личной жизни давно стало относительным. И дело ведь не в том, что это ведет к ущемлению базовых свобод граждан. Благодаря криптографии существуют современные коммуникации – мобильная связь и интернет, в привычном нам виде. Огромное количество новых сервисов и услуг, которые бешено сражаются меж собой и дают нам возможность выбрать лучшее. Теперь пользователей поставили перед фактом, что вся информация (включая банковские пароли) легко считывается заинтересованными лицами. Не в лучшем положении оказываются бизнес и государственные структуры. Чем больше изъянов в действующих стандартах правил безопасности, тем относительнее становятся понятия коммерческая и государственная тайна. Борьба в этой сфере напоминает вечное «соревнование» производителей брони и снарядов, и не прекращается ни на минуту. Одним из ответных ходов разработчиков систем безопасности стали системы квантовой криптографии.

Наша справка

Квантовая криптография — метод защиты коммуникаций, основанный на принципах квантовой физики. В отличие от традиционной криптографии, которая использует математические методы, чтобы обеспечить секретность информации, квантовая криптография сосредоточена на физике, рассматривая случаи, когда информация переносится с помощью объектов квантовой механики. Процесс отправки и приёма информации всегда выполняется физическими средствами, например, при помощи электронов в электрическом токе или фотонов в линиях волоконно-оптической связи.

Если в классической системе оптоволоконной связи каждый импульс содержит до миллиарда фотонов, несущих информацию (и часть их можно перехватывать системами подслушивания), то в системах с квантовой криптографией действует правило «один импульс – один фотон». И если «шпион» попытается измерить его, то по законам квантовой механики, произойдут изменения и система связи получит сигнал тревоги (поскольку импульс из одного фотона нельзя поделить и он просто не дойдет до своего получателя или дойдет измененным). Еще более осложняет задачу перехвата установка режима, когда только один из десяти импульсов содержит фотон с нужной информацией. И правильное считывание обеспечивает только наличие у получателя детектора с уникальными настройками регистрации «нужных» фотонов.

В результате получается система защиты передаваемой информации, равной которой в обозримом будущем не предвидится. Неудивительно, что в ведущих мировых странах  работы по ее совершенствованию ведутся с 1990-х годов. Первую экспериментальную установку собрали американские ученые Ч. Беннет (фирма IBM) и Ж. Брассард (Монреальский университет). Они же стали авторами первого протокола квантовой криптографии – схема BB84. Однако эта установка могла передавать информацию лишь на расстояние 30 см.

Увеличение дальнодействия и скорости передачи информации и стали основными задачами последующих исследователей. Причем, один параметр неразрывно связан с другим: чем выше скорость, тем выше потери фотонов и соответственно меньше расстояние, на которое можно переслать сообщение. В результате, сегодня передовые модели позволяют передавать данные на расстояние 60-100 км со скоростью 10-100 бит/секунду (в некоторых случаях до Кб/сек). Для сравнения, скорость передачи информации в обычном режиме по тому же оптоволокну составляет гигабиты в секунду. Понятно, что зашифровать большой объем данных методами квантовой криптографии нереально. Ее задача в другом – переслать пользователю сгенерированный ключ, пароль, который невозможно перехватить. А уже с этим ключом пользователь может расшифровывать пакеты информации, полученные по традиционным высокоскоростным каналам. Ведь даже будучи перехваченными, без наличия такого ключа они для злоумышленника бесполезны.

В России ведущим разработчиком этого направления является Институт физики полупроводников им. Ржанова. В 2003 году ученые института собрали первую экспериментальную установку, с которой и началась история отечественной квантовой криптографии.

- На сегодня мы создали работающую установку, способную передавать импульсы без потери информации на расстояние до 125 км, – рассказал заведующий лабораторией нелинейных резонансных процессов и лазерной диагностики ИФП СО РАН, доктор физ.-мат. наук Игорь Рябцев. – Наша система изначально была ориентирована на спецсвязь, отсюда и ее особенности. Она использует только отечественную электронику. Это очень важный момент для обеспечения безопасности. Потому что, покупая зарубежные модули системы квантовой криптографии, вы рискуете «приобрести в комплекте» и «закладки», сделанные их производителем. А это сведет на нет всю секретность. Поэтому перспективной задачей является полный перевод российских систем спецсвязи на отечественную элементную базу. Мы же в настоящий момент работаем над компактной версией нашей системы, а также готовимся к разработке технологии ее серийного производства. Конечно, силами нашей лаборатории этого не сделать, необходимо будет привлекать партнеров. Предстоит и большая патентная работа. Так что пока российская квантовая криптография остается системой безопасности завтрашнего дня.

Продолжая тезис ученого, можно сказать, что она становится насущной необходимостью завтрашнего дня. Уже сегодня ведущие мировые державы тратят немалые средства на унификацию систем безопасности различных ведомств и повышение ее надежности. Предстоит пройти этот путь и России. И разработки исследователей ИФП вполне могут лечь в основу такой системы. Не зря на протяжении ряда лет за результатами их работы внимательно следят представители ФСБ и Министерства обороны. А дальше, как это часто и бывает, военная продукция находит и гражданское применение. Системы квантовой криптографии будут востребованы, прежде всего, в банковской сфере. А по мере их удешевления и распространения, спустя годы они вполне могут стать такой же обыденностью интернет-платежей, какой сегодня является протокол SSL, широко использующийся в Интернете (и который, как оказалось, достаточно уязвим).

Георгий Батухтин