Российские учёные из МИАН научились взламывать протокол шифрования квантовой связи. Оказалось, что применяемая банками и сетями защищённой связи криптография уязвима перед комбинированной атакой, когда хакеры задействуют сразу два способа перехвата данных. Полученные результаты помогут усилить защиту банковских приложений и каналов передачи информации.
- © Сгенерировано с помощью ИИ
Российские учёные из Математического института имени В.А. Стеклова РАН (МИАН) создали методику взлома квантовых систем шифрования. Разработка поможет предупреждать атаки злоумышленников на банковскую инфраструктуру, а также на системы защищённой связи. Об этом RT сообщили в пресс-службе Российского научного фонда, при поддержке которого проводилось исследование. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review A.
Считается, что квантовая криптография — система шифрования и передачи данных — обладает максимальной конфиденциальностью. Дело в том, что ключи шифрования и сама информация передаются в этом случае с помощью потока квантовых состояний, например одиночных фотонов — квантов света. Попытки отследить такие состояния приводят к их изменению. Поэтому внешние вмешательства, перехват информации будут сразу замечены. На этом строится безопасность квантовой связи.
- © Сгенерировано с помощью ИИ
Однако некоторые способы отследить передаваемые таким образом данные всё же существуют. Есть два известных метода перехвата.
Первый — PNS-атака, при которой злоумышленники пытаются перехватить не основные фотоны, передающие информацию, а их двойников, которые случайно образуются при исходном световом импульсе. Однако есть методы борьбы с этой уловкой — можно намеренно генерировать «лишние» фотоны и смотреть, какой их процент «потерялся» в процессе передачи данных. Пропажа фотонов-двойников будет указывать на то, что кто-то пытается перехватить данные.
Второй метод (USD-атака) задействует специальные квантовые измерения, которые с определённой долей вероятности дают полную информацию о сигнале.
В городских и банковских сетях защищённой связи широко применяется протокол когерентного одностороннего шифрования (COW). Он использует такие состояния света, для которых само измерение числа фотонов, происходящее при PNS-атаке, ведёт к ошибкам. Также проблемой этого протокола для хакеров становится необходимость блокировать контрольные фотоны. Это специально сгенерированные частицы, которые не несут информации и служат маркером конфиденциальности связи. Соответственно, такая атака на систему связи тоже будет быстро обнаружена.
Авторы исследования выяснили, что злоумышленники могут комбинировать оба вида атак и обходить системы защиты данных. В таком случае контрольные фотоны сохраняются, поэтому атака может остаться не замеченной владельцами информации.
По словам учёных, это открытие позволит устранить недочёты в безопасности протоколов и усилить защиту передачи информации. Также математики подчёркивают, что необходимо и дальше проверять системы шифрования на комбинированные атаки.
«У нас получилось придумать эффективное преобразование, которое хорошо учитывает особенности протокола, такие как информация, раскрываемая впоследствии, и работа принимающей аппаратуры. Это исследование на стыке физики, математики и инженерии в широком смысле слова», — пояснил RT старший научный сотрудник отдела математических методов квантовых технологий Математического института имени В.А. Стеклова РАН Дмитрий Кронберг.
