Kryptografia kwantowa do lamusa?

Naukowiec z Teksasu zaproponował system bezpiecznej komunikacji o wiele prostszy niż kryptografia kwantowa. Zamiast fotonów system wykorzystuje klasyczne prawa fizyki oraz... rezystory.

Profesor Laszlo B. Kish zaproponował system, w którym bezpieczną komunikację ma zagwarantowaćdrugie prawo Kirchoffa. Pomysł nosi pewne podobieństwa do kryptografii kwantowej, ale technologicznie jest o wiele prostszy - wykorzystuje bowiem zwykłe rezystory i przewodnik.

W systemie Kisha dwie komunikujące się strony, Alice i Bob są połączone za pomocą zwykłego, dwużyłowego przewodu, tworząc obwód zamknięty. Każde z nich dysponuje dwoma rezystorami - na przykład o oporności 10 om i 1000 om. Każda ze stron podłącza do przewodu w jednym momencie tylko jeden z rezystorów. W takim układzie możliwe są trzy kombinacje:

* obydwoje podłączyli 10+10 - łączna oporność wyniesie 20 om

* obydwoje podłączyli 1000+1000 - suma 2000 om

* jedno podłączyło 10, drugie 1000 om - suma 1010 om

Sekret w naprzemienności

I ten ostatni przypadek właśnie jest wykorzystywany przez Kisha do bezpiecznego przesyłania bitów. Jak to się dzieje? Otóż podłączanie rezystorów odbywa się cyklicznie, według taktów zegara. Istotne jest to, że wybór rezystora, który ma być teraz podłączony musi być przypadkowy.

Każda ze stron za każdym taktem mierzy opór łącza. Jeśli wyniósł on 20 lub 2000 om (dwa takie same rezystory), to takt jest pomijany jako bezużyteczny. Jeśli zaś wyniósł 1010 om, to powstaje ciekawa sytuacja - z zewnątrz wiadomo tylko, że jedna ze stron podłączyła 10 a druga 1000 om. Ale Alice i Bob wiedzą dokładnie kto - bo wiedzą przecież jaki rezystor podłączyli sami. Każdy taki takt może być wykorzystany do przekazania jednego bitu.

Podsłuchanie takiej łączności jest praktycznie niemożliwe, dlatego że podsłuchiwacz będzie tylko widzieć zmiany napięcia, odpowiadające zmieniającym się opornościom - ale nie będzie wiedział kto co podłączył. W praktyce łatwo to zmierzyć, samemu włączając się do obwodu i przykładając napięcie do każdej ze stron - ale z pierwszym odkrytym w ten sposób bitem sam zostanie zdemaskowany, podobnie jak w kryptografii kwantowej.

Niewidzialna komunikacja

Kish przewidział jeszcze jedno zabezpieczenie komunikacji - dzięki szumowi termicznemu powstającemu w rezystorach łączność może odbywać się bez dodatkowego zasilania i wtedy - z punktu widzenia podsłuchującego - taka komunikacja jest niewidzialna. Ma ona jednak poważne ograniczenia - na łączu długości 1 km dałoby się w ten sposób przesłać około 2000 bitów na sekundę, czyli trochę mniej niż "wyciągały" modemy w 1992 roku.

Czy kryptografia kwantowa powinna się bać?

System Kisha jest niewątpliwie pomysłowy i jest przeniesieniem skomplikowanej idei ze świata kwantowego do znanego nam dobrze świata elektryczności.

W praktyce system ma niską przepustowość, ale jak zauważa Kish komponenty potrzebne do jego budowy są około 100-1000 razy tańsze niż te, z których zestawia się łącza kwantowe. Dzięki zastosowaniu przewodó wielożyłowych można łatwo stworzyć łącze o przepustowości stukrotnie większej od pojedynczego kanału. System jest rónież o wiele bardziej odporny na praktyczne problemy związane z jakością przewodnika i przypadkowymi zakłóceniami niż łącza kwantowe.

Aktualizacja: 29 lipca 2006 14:35

W 2006 roku zostaly opublikowane ataki na system Kisha:

* "A classical key distribution system based on Johnson (like) noise - How secure?" Jacob Scheuer, Amnon Yariv


Zobacz również