СУЧАСНІ КВАНТОВІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ

Authors

  • О.Г. Корченко
  • Є.В. Васіліу
  • С.О. Гнатюк

DOI:

https://doi.org/10.18372/2410-7840.12.1937

Abstract

На сьогодні першочерговим чинником, що впливає на складові національної безпеки, є ступінь захищеності інформаційного середовища. Питання інформаційної безпеки набуває актуальності як у процесі стрімкого розвитку комп’ютерних технологій, так і у контексті різкого збільшення злочинів та інших протиправних дій, спрямованих на порушення конфіденційності, цілісності та достовірності інформації. Основна роль у забезпеченні інформаційної безпеки в інформаційно-телекомунікаційних системах відводиться криптографії, одними із базових задач якої є: розподіл ключів шифрування, аутентифікація сторін, авторизація легітимних користувачів [1]. Розподіл ключів шифрування (криптографічних ключів) між законними користувачами в умовах суворої секретності є однією з найважливіших проблем криптографії, яка може бути вирішена за допомогою

References

Петров А.А. Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты. – М.: ДМК, 2000. – 448 с.

SECOQC White Paper on Quantum Key Distribution and Cryptography. – Preprint: http://www.arxiv.org/abs/quant-ph/0701168v1. – 2007. – 28 p.

Гомонай О.В. Лекції з квантової інформатики: Навчальний посібник. – Вінниця: О. Власюк, 2006. – С. 62–74.

Василиу Е.В., Воробиенко П.П. Проблемы развития и перспективы использования квантово-криптографических систем // Наук. праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2006, № 1. – С. 3–17.

Bennett C.H., Bessette F., Brassard G. et al. Experimental Quantum Cryptography // Journal of Cryptography. – 1992. – V. 5, № 1.– С. 3–28.

Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. – М.: Мир, 2006. – 824 с.

Bennett C. H., Brassard G. Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing // Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing. – Bangalore, India. – 1984. – P. 175-179.

Физика квантовой информации: Квантовая криптография. Квантовая телепортация. Квантовые вычисления / С.П. Кулик, Е.А. Шапиро (пер. с англ.); С.П. Кулик, Т.А. Шмаонов (ред. пер.); Д. Боумейстер и др. (ред.). – М. : Постмаркет, 2002. – С. 33–73.

Слепов Н. Квантовая криптография: передача квантового ключа. Проблемы и решения // Электроника: НТБ. – 2006, №2. – С. 54–61.

Румянцев К.Е., Голубчиков Д.М. Квантовая криптография: принципы, протоколы, системы / Всероссийский конкурсный отбор обзорно-аналитических статей по приоритетному направлению "Информационно-телекоммуникационные системы", 2008. – 37 с.

Gisin N., Ribordy G., Tittel W., Zbinden H. Quantum cryptography // Review of Modern Physics. – 2002. – V. 74. – P. 145–195.

Гиршов Е. Доклад «Введение в квантовую криптографию» (основные понятия, протоколы, примеры, технологические аспекты) // <http://www.teormin.ifmo.ru/courses/intro/38.pdf>.

Cerf N.J., Bourennane M., Karlsson A., Gisin N. Security of quantum key distribution using d-level systems // Physical Review Letters. – 2002. – V. 88, №12. – 127902.

Василиу Е.В., Мамедов Р.С. Сравнительный анализ эффективности и стойкости к некогерентным атакам квантовых протоколов распределения ключей с передачей многомерных квантовых систем // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2008, № 2. – С. 20–27.

Bruss D. Optimal Eavesdropping in Quantum Cryptography with Six States // Physical Review Letters. – 1998. – V. 81, № 14. – P. 3018–3021.

Huttner B., Imoto N., Gisin N., Mor T. Quantum Cryptography with Coherent States // Physical Review A. – 1995. – V. 51, № 3. – P. 1863–1869.

Goldenberg L., Vaidman L. Quantum Cryptography Based On Orthogonal States // Physical Review Letters. – 1995. – V. 75, № 7. – P. 1239–1243.

Koashi M., Imoto N. Quantum Cryptography Based on Split Transmission of One-Bit Information in Two Steps // Physical Review Letters. – 1997. – V. 79, № 12. – P. 2383–2386.

Bennett C.H. Quantum cryptography using any two non-orthogonal states // Physical Review Letters. – 1992. – V. 68, № 21. – P. 3121–3124.

Fuchs C., Gisin N., Griffits R. B. et al. Optimal Eavesdropping in Quantum Cryptography. I. Information Bound and Optimal Strategy // Physical Review A. – 1997. – V. 56, № 2. P. 1163–1172.

Ekert A. Quantum cryptography based on Bell's theorem // Physical. Review Letters. – 1991. – V. 67, № 6. – 661–663.

Inamori H., Rallan L., Vedral V. Security of EPR-based quantum cryptography against incoherent symmetric attacks // Journal of Physics A. – 2001. – Vol. 34, № 35. – P. 6913 – 6918.

Качаев И.А. Квантовые вычисления. – Протвино, 2001. – 24 с. – (Препр. / Государственный научный центр РФ. Институт физики высоких энергий; 2001-12).

Стин Э. Квантовые вычисления. Перевод с английского И.Д. Пасынкова: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Москва – Ижевск, 2000. – 111 с.

Kaszlikowski D. Oi D.K.L., Christandl M. et al Quantum cryptography based on qutrit Bell inequalities // Physical Review A. – 2003. – V. 67, № 1. – 012310.

Durt T., Kaszlikowski D., Chen J.-L., Kwek L.C. Security of quantum key distributions with entangled qudits // Physical Review A. – 2004. – V. 69, №3. – 032313.

Wang X.-B. Comment on "Decoy State Quantum Key Distribution" // arXiv:quant-ph/0501143.

Rosenberg D. et al. Long-distance decoy-state quantum key distribution in optical fiber // Physical. Review Letters. – 2007. – V. 98, № 1. – 010503.

Peng C.-Z., Zhang J., Yang D. et al. Experimental long-distance decoy-state quantum key distribution based on polarization encoding // Physical Review Letters. – 2007. – V. 98, № 1. – 010505.

Dusek M., Haderka O., Hendrych M. Generalized beam-splitting attack in quantum cryptography with dim coherent states // Optics Communications. – 1999. – V. 169. – P. 103–108.

Brassard G., Lutkenhaus N., Mor T., Sanders B. C. Limitations on practical quantum cryptography // Physical Review Letters. – 2000. – V. 85, № 6. – P. 1330–1333 (2000).

Chuan W., Fu Guo D., Gui Lu L. Multi-step quantum secure direct communication using multi-particle Greenberg-Horne-Zeilinger state. – Optics Communications. – 2005. – V. 253. – P. 15–19.

Bostrom K., Felbinger T. Deterministic secure direct communication using entanglement // Physical Review Letters. – 2002. – V. 89, № 18. – 187902.

Cai Q.-Y., Li B.-W. Improving the capacity of the Bostrom – Felbinger protocol // Physical Review A. – 2004. – V. 69, № 5. – 054301.

Василиу Е.В., Василиу Л.Н. Пинг – понг протокол с трех– и четырехкубитными состояниями Гринбергера – Хорна – Цайлингера // Труды Одесского политехнического университета. – 2008. – Вып. 1(29). – С. 171–176.

Wang Ch., Deng F.-G., Li Y.-S. et al. Quantum secure direct communication with high dimension quantum superdense coding // Physical Review A. – 2005. – V. 71, № 4. – 044305.

Василиу Е.В., Мамедов Р.С. Анализ атаки пассивного перехвата на пинг – понг протокол с полностью перепутанными парами кутритов // Восточноевропейский журнал передовых технологий. – 2009, № 4/2 (40). – С. 4–11.

Wojcik А. Eavesdropping on the «Ping-Pong» Quantum Communication Protocol // Physical Review Letters. – 2003. – V. 90, № 15. – 157901.

Zhang Zh.-J., Li Y., Man Zh.-X. Improved Wojcik's eavesdropping attack on ping-pong protocol without eavesdropping-induced channel loss // Physics Letters A. – 2005. – V. 341, № 5–6. – P. 385–389.

Hillery M., Buzek V., Berthiaume A. Quantum secret sharing // Physical Review A. – 1999. – V. 59, № 3. – P. 1829–1834.

Qin S.-J., Gao F., Zhu F.-Ch. Cryptanalysis of the Hillery-Buzek-Berthiaume quantum secret-sharing protocol // Physical Review A. – 2007. – V. 76, № 6. – 062324.

Li Q., Chan W. H., Long D-Y. Semi-quantum secret sharing using entangled states // arXiv:quant-ph/0906.1866v3.

Zhang Z. J., Li Y., Man Z. X. Multiparty quantum secret sharing // Physical Review A. – 2005. – V. 71, №4. – 044301.

Deng F. G., Li X. H., Zhou H. Y., Zhang Z. J. Improving the security of multiparty quantum secret sharing against Trojan horse attack // Physical Review A. – 2005. V. 72, № 4. – 044302.

Yan F.-L., Gao T., Li Yu.-Ch. Quantum secret sharing protocol between multiparty and multiparty with single photons and unitary transformations // Chinese Physics Letters. – 2008. – V. 25, № 4. – P. 1187 – 1190.

Hirota O., Sohma M., Fuse M., Kato K. Quantum stream cipher by the Yuen 2000 protocol: Design and experiment by an intensity-modulation scheme // Physical Review A. – 2005 – V. 72, № 2. – 022335.

Nair R., Yuen H. P. On the Security of the Y-00 (AlphaEta) Direct Encryption Protocol // arXiv:quant-ph/0702093v2.

Yuen H. P. In Proceedings of QCMC’00, Capri, 2001, edited by P. Tombesi and O. Hirota Plenum Press, New York, 2001.

Yuen H. P. KCQ: A New Approach to Quantum Cryptography I. General Principles and Key Generation // arXiv:quant-ph/0311061.

Barbosa G.A., Corndorf E., Kumar P., Yuen H.P. Secure Communication Using Mesoscopic Coherent States // Physical Review Letters. – 2003. – V. 90, № 22. – 227901.

Сorndorf E., Liang C., Kanter G.S. et al. Quantum-noise randomized data encryption for wavelength-division-multiplexed fiber-optic networks // Physical Review A. – 2005. – V. 71, № 6. – 062326.

Hirota O., Kurosawa K. An immunity against correlation attack on quantum stream cipher by Yuen 2000 protocol // arXiv:quant-ph/0604036v1.

Wooters W.K., Zurek W.H. A single quantum cannot be cloned // Nature. – 1982. – V. 299. – P. 802.

Wang J., Zhang Q., Tang C. Quantum signature scheme with single photons // Optoelectronics Letters. – 2006. – V. 2, N. 3. P. 209–212.

Xiao-Jun W., Yun L. Authentic Digital Signature Based on Quantum Correlation // arXiv:quant-ph/0509129v2.

Gottesman D., Chuang I. Quantum digital signatures // arXiv:quant-ph/0105032v2.

Holevo A. S. Problems in the mathematical theory of uantum communication channels // Report of Mathematical Physics. – 1977. – V. 12, №2. – P. 273–278.

Quantum Computation and Information. From Theory to Experiment / Imai H., Hayashi M. (eds.). – Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, 2006. – P. 235.

Curty M., Santos D. J. Quantum steganography // In 2nd Bielefeld Workshop on Quantum Information and Complexity. – 2000. – Bielefeld, Germany. – P. 12.

Pat. № 7539308 USA, H04K 1/00 (20060101). Quantum steganography / Conti, Ralph, Kenneth et al – 21.05.2004.

MagiQ. Products. QPN Security Gateway. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://www.magiqtech.com/MagiQ/Products.html.

NIST. “FIPS-46-3: Data Encryption Standard.” Oct. 1999. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/fips.

NIST. “FIPS-197: Advanced Encryption Standard.” Nov. 2001. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/fips.

ID Quantique. Cerberis. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://www.idquantique.com/products/cerberis.htm.

QKS. Toshiba Research Europe Ltd., Cambridge Research Laboratory. [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http://www.toshiba-europe.com/research/crl/qig/quantumkeyserver.html.

Elliot C., Pearson D., Troxel G. Quantum Cryptography in Practice // arXiv:quant-ph/0307049.

Hughes R., Nordholt J., Derkacs D., Peterson C. Practical free-space quantum key distribution over 10 km in daylight and at night // New Journal of Physics. – 2002. –V. 4. – 43.

Алексеев Д.А., Корнейко А.В. Практическая реальность квантово-криптографических систем распределения ключей // Захист інформації. – 2007. – №1. – С.72–76.

Пат. № 43779 України, МПК H04L 9/08. Система передачі криптографічних ключів / Гнатюк С.О., Кінзерявий В.М., Корченко О.Г., Паціра Є.В. – №u200904239; заявл. 29.04.2009; опубл. 25.08.2009, Бюл. №16.

Пат. № 2302085 РФ, H04L9/00 (2006.01). Способ кодирования и передачи криптографических ключей / Молотков С., Кулик С. – № 200513476; 16.11.2005.

Пат. № 2325039 РФ, H04L9/00 (2006.01). Способ кодирования и передачи криптографических ключей / Молотков С., Кулик С. – № 2006119652; 06.06.2006.

Pat. № 7461323 USA, H03M 13/00 (20060101). Quantum key delivery method and communication device / Matsumoto, Wataru et al – 02.12.2008.

Pat. № 7266304 USA, H04B 10/00 (20060101), H04K 1/00 (20060101). System for secure optical transmission of binary code / Duraffourg, Laurent et al – 04.09.2007.

Pat. № 7178277 USA, H04K 1/00 (20060101). Quantum cryptography communication system and quantum cryptography key distributing method used in the same / Takeuchi, Takeshi et al – 20.02.2007.

Pat. № 6748081 USA, H04L 9/08 (20060101), C09K 19/02 (20060101), G02F 1/13 (20060101). Quantum cryptography system for a secure transmission of random keys using a polarization setting method / Dultz, Wolfgang et al – 08.06.2004.

Pat. № 6438234 USA, H04L 9/08 (20060101), H04K 001/00. Quantum cryptography device and method / Gisin, Zbinden et al – 20.08.2002.

Pat. № 6895092 USA, H04L 9/08 (20060101), G06F 017/00. Cryptographic key distribution method and apparatus thereof / Tomita, Akihisa et al – 17.05.2005.

Downloads

Issue

Vol. 12 No. 1 (46) (2010)

Section

Articles

License

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.

  2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.

  3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).