Статья

Название статьи ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДВУХЭТАПНОГО АЛГОРИТМА ОДНОФОТОННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ АВТОКОМПЕНСАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА
Автор К. Е. Румянцев, Е. А. Рудинский
Рубрика РАЗДЕЛ I. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Месяц, год 05, 2018
Индекс УДК 621.396.624
DOI
Аннотация Решение проблемы обеспечения секретности при распределении ключа базируется на принципах квантовой криптографии и предполагает кодирование квантового состояния фотона. Анализ стратегий съёма информации посредством атак в квантовых системах показывает, что реализация многофотонного режима в процессе синхронизации потенциально упрощает злоумышленнику организацию несанкционированного доступа к информации. Последнее определяет актуальность разработки и исследования методов и алгоритмов синхронизации систем квантового распределения ключа (КРК) с автоматической компенсацией поляризационных искажений, обеспечивающих повышенную защищённость процесса от несанкционированного доступа. Исследована защита процесса синхронизации автокомпенсационных системы КРК от несанкционированного доступа. Предложенный алгоритм синхронизации позволяет использовать однофотонные лавинные фотодиоды (ОЛФД) со значительной временной задержкой между моментами приёма фотона и восстановления ОЛФД. В данной работе описан графоаналитический метод оценки параметров однофотонной синхронизации системы распределения квантовых ключей с автоматической компенсацией. В работе формируется и описывается диаграмма состояний и переходов для случайного поиска импульса фотона с учетом вероятности ложных срабатываний. На основе результатов анализа определены выражения для вычисления математического ожидания, дисперсии и среднего количества шагов, затраченных на процесс синхронизации. Определён интервал для среднего числа шагов, используемых в процессе синхронизации. Среднее время синхронизации согласно предложенному алгоритму оценивается с учетом вероятности ложной тревоги. Расчеты показали, что ошибка в определении среднего времени синхронизации согласно представленным выражениям составляет не более 1,7 %. Таким образом, графоаналитический метод оценки параметров однофотонной синхронизации системы автокомпенсационной системы КРК позволяет определить статистические характеристики и среднее время синхронизации с низким уровнем ошибки.

Скачать в PDF

Ключевые слова Квантовое распределение ключа; синхронизация; защита; волоконно-оптическая линия; двухэтапный алгоритм; однофотонная регистрация.
Библиографический список 1. Физика квантовой информации: Квантовая криптография. Квантовая телепортация. Квантовые вычисления / под ред. Д. Боумейстера, А. Экерта, А. Цайлингера. – М.: Постмаркет, 2002. – 376 с.
2. Gisin N., Ribordy G., Tittel W., Zbinden H. Quantum cryptography // Reviews of Modern Physics. – 2002. – Vol. 74, No. 1. – P. 145-195.
3. Румянцев К.Е. Синхронизация в системе квантового распределения ключа с автоматической компенсацией поляризационных искажений // Телекоммуникации. – 2017. – № 2.
– С. 32-40.
4. Плёнкин А.П. Исследование режима вхождения в синхронизм при использовании фотонных импульсов системы квантового распределения ключа // ES-ФМ-2014-011: Cб. материалов международного научного e-симпозиума. Россия, г. Москва, 27-28 декабря 2014 г. – Киров: МЦНИП, 2015. – С. 101-113.
5. Курочкин В.Л., Курочкин Ю.В., Зверев А.В., Рябцев И.И., Неизвестный И.Г. Экспериментальные исследования в области квантовой криптографии // Фотоника. – 2012.
– № 5. – С. 54-66.
6. Румянцев К.Е. Защита процесса синхронизации в системе квантового распределения ключа с автоматической компенсацией поляризационных искажений // Телекоммуникации. – 2017. – № 3. – С. 36-44.
7. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Синхронизация системы квантового распределения ключа в режиме однофотонной регистрации импульсов для повышения защищенности // Радиотехника. – 2015. – № 2. – C. 125-134.
8. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Повышение эффективности алгоритма вхождения в синхронизм системы квантового распределения ключей // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 8 (169). – С. 6-19.
9. Pljonkin A., Rumjantsev K. Preliminary Stage Synchronization Algorithm of Auto-compensation Quantum Key Distribution System with an Unauthorized Access Security // Proceeding of the 15th International Conference on Electronics, Information, and Communication 2016 (ICEIC 2016). Jan 27−30, 2016. Danang, Vietnam. – Paper № 1570220423.
10. Pljonkin A., Rumjantsev K. Single-photon Synchronization Mode of Quantum Key Distribution System // Proceeding of the International Conference on Computational Techniques in Information and Communication Technology. 2016. (ICCTICT 2016). 11th – 13th March 2016. New Delhi, India. – Paper 1570218403.
11. Гуядичи А., Симмерес Д., Веронезе Д., Биази Р., Шулинатти А., Рич И., Гилни М., Макяньти П. Компактные модули на основе SPAD-детекторов для регистрации одиночных фотонов в ближней инфракрасной области спектра // Фотоника. – 2012.
– № 6 (36). – С. 32-40.
12. Pljonkin A.P. Features of the Photon Pulse Detection Algorithm in the Quantum Key Distribution System // Proceedings of the 2017 International Conference on Cryptography, Security and Privacy (ICCSP 2017). – P. 81-84. SP029. Wuhan, China March 17-19, 2017. ACM New York, NY, USA 2017. ISBN: 978-1-4503-4867-6. Doi: 10.1145/3058060.3058078.
13. Anton Plenkin, Konstantin Rumyantsev. Features of Detection of a Single-Photon Pulse at Synchronization in Quantum Key Distribution Systems. Track Name. Imaging & Vision // Proceedings of the 6th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) // 1−3.09.2017. University of Hyogo, Himeji, Hyogo, Japan. Paper 109.
14. Rumyantsev K.E., Pljonkin A.P. Synchronization Safety Problem in Quantum Key Distribution System // Proceedings of the International Conference on Electronics, Information, and Communication. 11-14 January 2017. Phuket, Thailand.
15. Rumyantsev K.E., Rudinsky E.A. Time synchronization method in quantum key distribution system with automatic compensation of polarization distortions // Proceedings of the 2017 International Conference on Cryptography, Security and Privacy (ICCSP 2017), Wuhan, China, March 17-19, 2017. Paper 91.
16. Румянцев К.Е., Рудинский Е.А. Двухэтапный временной алгоритм синхронизации в системе квантового распределения ключа с автоматической компенсацией поляризационных искажений // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 5 (190). – C. 75-89.
17. Rumyantsev K.E., Rudinsky E.A. Parameters of the two-stage synchronization algorithm for the quantum key distribution system // Proceedings of the 10th International Conference on Security of Information and Networks (SIN-2017), Manipal University Jaipur, Rajasthan, India, October 13-15, 2017. Paper 116.
18. Anton Plenkin, Konstantin Rumyansev, Eugene Rudinsky. Comparative analysis of single-photon synchronization algorithms in the quantum key distribution system // Proceedings of the IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS), Serbia, Novi Sad, 29.09-2.10.2017. Paper 120.
19. Шереметьев А.Г. Статистическая теория лазерной связи. – М.: Связь, 1971. – 264 c.
20. Eugene Rudinsky and Konstantin Rumyantsev. Graph-analytical method for estimating single-photon synchronization parameters of an auto-compensation quantum key distribution system // Proceedings of the First International Conference on Futuristic Trends in Network and Communication Technologies (FTNCT-2018). Department of Computer Science and Engineering, Jaypee University of Information Technology Waknaghat, Solan, Himachal Pradesh, India. February 9-10, 2018. Submission ID 166.

Comments are closed.