确保网络通信安全

借助量子通信为网络通信保驾护航

2019。07。04

抵御网络攻击,力保通信安全

一旦量子计算技术发展成熟,现今的网络防护将变得不堪一击,网络数据存在着随时被攻击的危险。所幸,一项新近诞生的加密技术将帮助人类开启网络安全的新未来。

东芝量子通信

江苏快3近年,针对企业的网络攻击逐年增加。统计显示,企业平均需要6个月才能够侦测到攻击迹象,这意味着当企业发现遭受攻击时,宝贵数据很可能已经失窃。

加密是用于保护数据和进行安全通信的常用方法。当两方需要进行数据传输时,传输方和接收方可以借助密钥对数据进行加密或解密。密钥通常由一串数字组成,仅在传输方和接收方之间共享。一旦黑客破解了密钥,便可以解密数据。

为防止黑客破解,目前最有效的方法就是将密钥设定为尽可能长的随机字符。虽然就理论而言,当今的计算机也可以破解,但需要花费的时间超乎想象。

江苏快3不过,新一代量子计算机的运算速度比传统计算机高出多个数量级。所以,无论密钥设定得多长,黑客只要使用量子计算机,便可以在数小时内破解密钥。

更可怕的是,现在加密的数据可能会在未来某一天被量子计算机破解。现代黑客窃取数据后无需立即破解密钥,他们可以将数据存储下来,静待量子计算机不断发展,直到技术成熟再行破解。

面对这样的状况,我们究竟该如何保护数据通信免受威胁呢?可以预见,今后捍卫网络安全的战争势必将升级为“量子战”,而一种被称为“量子密钥分发QKD)”(以下简称QKD)的技术则将成为我们必不可缺的武器。

量子理论揭示了诸如“光子(光的粒子)”等微观物质世界中单个粒子的运动规律。在量子世界,如果你试图观察某一个粒子,该粒子就会发生相应变化,不再停留于初始状态。

QKD正是利用了量子力学原理,其编译的信息除目标接收方外,任何人都无法破译。在QKD的状态下,密钥以一连串编码光子的形式传输。如果有人试图破解,编码光子便会改变状态。这时,QKD系统就会侦测到单个或多个光子的状态变化,并及时提醒用户通信不再安全。

该技术能够为私人通信及私密数据传输提供更可靠的安全防护,安全级别甚至高于目前银行及信用卡公司所使用的常规标准加密方式。

眼下,各行各业都在努力挖掘QKD的无限潜力,但现阶段技术尚不成熟。据英国电信下属的光学研究所负责人安德鲁·劳德预测,QKD技术最早可能会被应用于政府和金融机构的“超级安全网络”以及另一些安全级别较高的特殊服务。

其后,随着QKD的可靠性在实践中不断得到验证,其他行业也将开始采用该技术。例如,医疗保健机构可以使用QKD保护患者的病历及隐私,而石油和天然气企业也可以使用该技术保护地质调查数据等绝密资料。

劳德指出:“未来的发展有无限可能,你最终将看到整个网络都包含有QKD的元素。但我们不可能一步到位。所以,我认为将会有一个渐进发展的过程,从量身定制的小众市场逐渐转向更加广阔的大众市场。”

为了推动QKD进入主流市场,专家们正在尝试进行更远距离的量子密钥传输。东芝的QKD技术领先世界,在该领域开创了一系列先河,我们在英国电信的现有网络中成功实现了量子密钥的传输分发。东芝的QKD系统可以通过100公里长的标准电信光纤进行密钥分发,传输范围能满足大城市的通信需求。

2014年,东芝通过45公里长的光纤连续34天每天发送25。8千兆比特数据,实现了稳定的大容量量子密钥分发。随后,我们还经由网络进行了更庞大的数据包传输。其实,早在2010年,东芝就已在50公里的距离上实现了每秒1兆比特的数据传输。2016年,我们在35公里的距离上将传输速度提升至每秒1。9兆比特。2017年,又在10公里距离上实现每秒13。7兆比特的传输。传输速度的快速提升大大拓展了量子密钥分发的发展边界。

东芝的QKD经由电信光纤分发密钥,从一端至另一端。英国电信将该技术结合到其搭建的光学传输网络中,目前正在研究如何将该技术进一步扩展到整个网络。

劳德以如何使用东芝的QKD技术与10到20公里外的客户进行加密通信为例,讲解了其工作原理。今后,他们可能会尝试连接整个都市,并构建城市网络。劳德说:“最后,我们可能会对整个国家的网络进行加密。不过这并不是终点,我相信你将能看到这种技术从短距离传输最终应用到规模庞大的网络传输上。”

对于任何一个需要大规模处理隐私数据的行业而言,QKD技术应用前景非常可观。终有一天,我们或许将搭建起量子互联网,届时该技术将在保护普通网络用户方面大展宏图。

虽然这样的未来离我们还有一些距离,但一些企业已开始着手研究QKD,以期在未来使用该技术保障企业的安全通信。随着量子计算技术不断成熟,为防范黑客采用新手段利用网络漏洞,这无疑是一项明智且必要的举措。更值得一提的是,与其他现有的安全解决方案不同,未来数学和计算领域即使诞生出新的研究成果,QKD也不会受其影响。即便量子计算机的运算能力持续升级,也不会对该技术构成威胁。

不过,必须指出的是,QKD不可能保护我们免受所有的网络攻击。安德鲁·劳德表示:“该技术确实可以帮助我们保护,最基本的网络基础设施。但正如我们一直在做的那样,网络系统的其余部分是否无懈可击仍需我们自行保障。”

但不管怎么说,借助QKD技术,我们距离为所有人创建安全网络空间的目标,无疑更近了一步。

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