Sikker kommunikation

Sikker kommunikation på internettet et skridt nærmere

onsdag 27 maj 15
|
af Anne Hansen

Kontakt

Ulrik Lund Andersen
Professor
DTU Fysik
45 25 33 06

Kontakt

Tobias Gehring
Adjunkt
DTU Fysik
93 51 16 49
Hver dag sender de fleste af os personlige data på kryds og tværs over internettet. Derfor er sikker kommunikation en absolut nødvendighed. I en ny artikel fra Nature Photonics viser forskere fra DTU Fysik, at kvantekrypterede signaler kan sendes via åbne sendemaster og stadig være 100 % sikre, selvom en hacker lytter med. 

I takt med at vi sender flere og flere personlige data afsted over internettet stiger omfanget af identitetstyveri også. Og i fremtiden bliver problemet kun større. Med udviklingen af de ekstremt hurtige kvantecomputere vil alle koder kunne brydes i en håndevending. Derfor arbejder fysikere over hele verden på højtryk for at udvikle et kodesystem, der aldrig kan brydes.

Kvantekrypteringens udfordringer
Sådanne sikre systemer kaldes for kvantekryptering og er baseret på fysikkens mest fundamentale love – kvantefysikken. Ifølge denne gren af fysikken er det muligt at skabe koder på en sådan måde, at de ikke kan opsnappes af uden-forstående uden at aflæsningen ødelægger koden – og dermed afslører, at en hacker lytter med.

Kvantekryperingen står i midlertidig overfor to store udfordringer, der skal løses, før den kan gøre vores færden på internettet sikker og tryg: Dels kræver det højt specialiseret udstyr at sende og afkode de krypterede kvantesignaler og dels kan kvantesignalerne endnu ikke sendes over afstande længere end svarende til københavnsområdet.

Sikker kommunikation nu mulig via offentlige kanaler
I samarbejde med forskere fra det engelske University of York, canadiske University of Toronto samt amerikanske MIT har forskere fra DTU Fysik nu påvist, at kvantekrypterede signaler kan sendes via åbne, dvs. usikrede sendemaster og stadig være sikre, selv hvis en hacker kontrollerer sendemasten. Selvom hackeren får adgang til alle de målinger, som sendemasten foretager, hjælper det hende nemlig ikke med at opsnappe den hemmelige nøgle, som der skal til for at afkode de krypterede signaler.

Alice og Bob sætter Eve ud af spillet
Princippet fungerer således, at når to personer skal udveksle information, både den kvantekrypterede besked og den nøgle, der efterfølgende skal bruges til at afkode den hemmelige besked, så sker det gennem udvekslingen af lyssignaler. De to personer kaldes i kvantefysikken typisk for Alice (A) og Bob (B). 

Alice og Bob sender hver deres laserlys til sendemasten. Inden de sender lyset, tildeler de deres lysstråler tilfældige lysstyrker. Det er disse lysstyrker, som masten måler. α er værdien af det lys, som Alice sender ind og β er den værdi, Bob sender ind. I masten måles lysstyrkerne og resultatet γ (α + β) annonceres offentligt, så alle, der lytter, kan høre det. Det er ikke hemmeligt. Når Alice modtager γ, kan hun ganske let finde ud af, hvad β er, fordi α + β = γ og Alice ved, hvad α og γ er. Det samme gælder for Bob, når han skal finde α og kender β og γ.

På den måde kan Alice og Bob udveksle en serie af tal, som kun de selv kender. Eve, som er kvantefysikernes kælenavn for den uvelkomne spion, kan ikke bruge tallet til noget, fordi hun ikke kender hverken α eller β, så man kunne i princippet sætte Eve til at styre relæet og hun ville stadig ikke kunne bruge informationen til noget.

Kvantekryptografi-forklaring

Princippet i udveksling af kvantekrypteret information via åbne sendemaster: Alice og Bob sender hver deres lysstråle (røde bølger, α og β)
med tilfældig styrke til sendemasten.
Sendemasten måler lysstyrkerne og udsender resultatet (γ). Hackeren Eve kan opsnappe γ-signalet,
men kan ikke regne ud,hvilke dele af signalet, der svarer til hhv. α og β.

En åbenlys indvending er nu, at hvis Eve styrer relæet, så er det hende der bestemmer, hvilken værdi for γ hun vil annoncere. Det viser sig dog, at det ikke kan betale sig for Eve at lyve om γ, fordi Alice og Bob kan sammenligne dele af deres hemmelige nøgle. Hvis Eve lyver om γ, vil Alice og Bob opdage, at de ikke har den samme nøgle og så ringer alarmklokkerne.

Behovet for avanceret teknik mindre
Således kan udvekslingen af kvanteinformationerne foregår ved hjælp af en helt åben sendemast. Derved bliver de hidtidige krav om sikre netværk og avanceret måleudstyr til fordelingen af de hemmelige nøgler, der skal bruges til at afkode den krypterede information, meget mindre. Dette er et stort skridt fremad mod fremtidens sikre internettrafik.

Læs artiklen i Nature Photonics

Kvantekryptering forklaret (engelsk)

Relaterede Videoer  

Vis flere