量子加密视频通信系统日本问世

2011-01-13 20:53:00来源: 通信世界周刊 关键字:日本  量子加密  视频通信

纵观通信发展史,通信系统一直伴随着窃密与保密技术之间的较量在成长,保密技术一直被认为是通信系统的生命,特别是涉及到个人、公司和国家安全方面,更是如此。因此世界各国都不惜耗巨资,全力进行通信安全方面的研发工作。

近日,ICT领跑者日本再次先行一步,将量子密码技术应用于电视会议系统,并实现了每秒10万比特的世界上最快的密钥生成速度。

量子加密系统日本首秀

2010年10月14日,日本独立行政法人信息通信研究机构(NICT)的量子ICT集团,受NICT的委托,与日本电气株式会社(NEC)、三菱电机株式会社(三菱电机)、日本电信电话株式会社(NTT),共同在NICT的JGN2plus超高速宽带网络上,采用量子密码技术开发出了不能窃密的多点电视会议系统,并开始试运行。

试运行的目的,是要对通路稳定性和路径控制功能等性能进行评估。经过本次试运行的考验,该技术今后将用于国家级的保密通信,以及对电网、煤气管网和自来水管网的等重要基础设施的监视和通信保障上,还可用于金融机构的隐匿通信等工程上面。在试运行的网络上,同时还展示出了三菱电机公司开发的,使用量子密码技术的智能手机通信系统。

参加该项目的企业分工是:NEC负责高速量子加密系统的开发工作,并担当高速光传输设备和密钥提取(所谓的密钥蒸馏)等的设备研发工作;三菱电机负责量子密钥发送装置研发,并对电视会议系统的安全性进行评估,以及应用程序的技术开发工作,同时还负责具有量子密码的智能手机应用程序的开发工作;NTT公司早在2002年就研发出了差动移相量子密钥发送协议,依据这个技术,窃听和差错就可能被检测出来,除此之外,在受信侧的设备上,还可生成稳定的长时间的简单易行的密钥,该技术已应用在试运行的网络上;东芝公司负责量子密钥发送系统的研发,它开发出了用密码调制的1GHz单一光子的小型电路,并用标准机架完成设备小型化,同时还开发出了快速检测器和灵活稳定的电路。

量子加密引入视频通信

从理论上讲,量子密码技术是无论用什么样的技术,都无法监听到的加密技术。其方法是,首先将信号与量子密钥用Vernam(弗纳姆)的加密算法,加密后通过光纤网络进行传送。量子密钥发送是个极其复杂的技术问题,实用化面临着很多挑战。

到目前为止,美国国防部和欧盟仅在语音项目上采用该技术,在光纤网络上,传输距离也仅达到数十公里的极限,其在视频通信方面的应用仍在研发中。

从2001年开始,NICT就不断开拓此方面的项目合作, 产学研齐头并进,进行了长期工作;现在可以在都市的光纤网络上,采用量子密钥传送技术,实现了完全隐匿的电视会议系统。

现在日本的光纤已在输电线路、燃气管和水管等线路中广泛敷设,并已铺设到政府机关、银行、医院、企业和各个家庭中。但要把它们都全面、周密地安排在绝对安全的环境下,在实际部署上有困难。这是由于在光纤网络上,有来自外部窃听攻击、信息流失等潜在的威胁。因此,迅速检测出光纤上的窃听,是不可回避的安全要求,对于隐匿通信,可以说,研发出高质量、崭新的技术是非常必要的。运行在互联网上的重要信息,虽然电脑上都采用了现代化的加密技术,但由于时常受到窃听攻击,还是造成了信息的流失和病毒泛滥,甚至造成电脑硬件损坏。另外,现代加密及解密算法,涉及到庞大的计算数学问题,因此,追求安全措施的经济性和便利性,是人们一贯的追求,现在日本终于找到了它们的平衡点。

量子密码技术的两大特征

图1为不可窃听的量子密码通信系统,它是依据Vernam密钥体系,使用量子密码传送技术,使收、发者共享密钥。

量子密码技术是量子物理学和密码学相结合的一门新兴学科,它是利用量子物理学方法实现密码思想的一种新型密码体制。在量子密码技术中,量子密钥是依据一定的物理效应和原理而产生和分配的,这不同于以往的加密体制。

量子密码具有2个基本特征,即无条件安全性和对窃听者的可检测性。它主要涉及量子密钥分配、量子密码算法、量子密钥共享、量子密钥存储、量子密码安全协议、量子身份认证等方面。在量子密钥发送中,系统把发送者的光信号调制(信息附加)后进行传送,对到达接收者的光信号状态进行逐一检测,用以排除可能导致窃听的比特(所谓的密钥蒸馏),造成绝对安全密钥(加密的随机数列)供收发者间共享。然后,对实施调制了的光信号进行必要的测定,找出其剩下的痕迹(海森伯的不确定性原理),利用这个原理去识破窃听。

在量子密码技术中,它采用的是Vernam提出的密钥体系(又称为一次性便签密码本),要求通信双方必须共享庞大的密钥群,并能够迅速方便地分配和管理密钥。Vernam密钥体系是把发送的信息数字数据,加上它与相同长度的密钥(由0和1组成的随机二进制信息单元),进行编码后,把它发送出去;解码时,对接收到的信息,先要去掉和发信者共享的密钥。这样对使用过的随机数列,第二次就不可能会重复使用,这就是Vernam密钥体系的规则。如图1右上所示的那样,窃听者窃听到的信号只能是乱码。

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关键字:日本  量子加密  视频通信

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0113/article_3433.html
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