Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТОКОЛА КВАНТОВОЙ КРИПТОГРАФИИ ВВ84 С КОДИРОВАНИЕМ ОДНОФОТОННЫХ СОСТОЯНИЙ ПО ПОЛЯРИЗАЦИИ

Хайров И.Е., Румянцев К.Е., Новиков В.В., Троцюк Е.В.
В настоящее время во всем мире уделяется повышенное внимание к системам передачи конфиденциальной информации. Одним из наиболее перспективных и достаточно новых направлений в области криптографии является квантовая криптография. Как показывают исследования в данной области, сочетание квантово-криптографических методов распределения секретного ключа и классических методов шифрования позволит создать фундаментально защищенные системы передачи конфиденциальной информации.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время протоколов квантовой криптографии является протокол ВВ84. В данном протоколе однофотонные состояния могут быть промодулированы по поляризации или по относительной фазе. Каждый из этих методов модуляции имеет свои преимущества и недостатки. В частности, поляризационная модуляция наиболее предпочтительна при передаче данных по открытому оптическому каналу, в то время как модуляция по относительной фазе может быть использована в волоконно-оптических системах связи.

В работе исследуется эффективность протокола квантовой криптографии ВВ84 с кодированием однофотонных состояний по поляризации. С этой целью разработан пакет программ для ЭВМ, которые позволяют учитывать как параметры передающего и приемного модулей, так и параметры квантового канала связи. При генерации последовательности фотонов на передающем модуле в модели возможны две ситуации:

  1. Количество фотонов за длительность оптического импульса строго фиксировано. Данная ситуация позволяет оценить эффективность протокола при использовании идеального однофотонного или многофотонного лазера.
  2. Количество фотонов за длительность оптического импульса случайно и подчинено закону Пуассона с заданным средним .

При этом генерация псевдослучайного числа n, имеющего распределение Пуассона со средним , осуществлялась по методу, предложенному Каном. В процессе моделирования проведен анализ этого алгоритма [1]. Сгенерированная таким образом последовательность случайных величин имеет математическое ожидание и дисперсию, отличающиеся от значения  на сотые доли процента. Это подтверждает правомерность использования предлагаемого алгоритма генерации случайных чисел по закону Пуассона.

В качестве параметра фотоприемного модуля использовалась его квантовая эффективность, характеризующая вероятность преобразования оптического сигнала в электрический. Данный параметр, наряду с шумовыми свойствами фотоприемной аппаратуры, является одним из определяющих эффективность всей системы связи.

При моделировании квантового канала связи учитывались потери оптического излучения связанные с поглощением и рассеянием излучения. Так же, моделировалась ситуация наличия в канале перехватывающего агента. При этом исследовались две ситуации:

  1. Перехват и генерация злоумышленником всех фотонов за длительность оптического импульса. Данная ситуация позволяет моделировать реальные системы связи.
  2. Отбор только одного фотона за длительность импульса. Эта ситуация позволяет оценивать эффективность протокола квантовой криптографии при наличии злоумышленника с идеальной аппаратурой, позволяющей осуществлять несанкционированный съем.

Таким образом, проведенные исследования позволили оценить эффективность протокола квантовой криптографии ВВ84 при использовании поляризационной модуляции.

Список литературы

  1. Радиоэлектронные технологии информационной безопасности: Сборник научных статей / Под. ред. К.Е. Румянцева. - Таганрог: ТРТУ, 2002. - С. 145-155.

Библиографическая ссылка

Хайров И.Е., Румянцев К.Е., Новиков В.В., Троцюк Е.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТОКОЛА КВАНТОВОЙ КРИПТОГРАФИИ ВВ84 С КОДИРОВАНИЕМ ОДНОФОТОННЫХ СОСТОЯНИЙ ПО ПОЛЯРИЗАЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 5. – С. 101-102;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5822 (дата обращения: 24.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074