【特別關(guān)注】中國牽頭的量子通信網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布！讓光纖攻擊無處遁形
來源： 作者： 時(shí)間：2024-08-06
近日，經(jīng)世界三大國際標(biāo)準(zhǔn)化組織之一的國際電信聯(lián)盟（ITU）批準(zhǔn)通過，《量子密鑰分發(fā)節(jié)點(diǎn)保護(hù)的安全要求》國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。這是首個(gè)系統(tǒng)性的規(guī)范關(guān)于可信中繼節(jié)點(diǎn)安全實(shí)施部署方面的國際標(biāo)準(zhǔn)，可為量子保密通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的安全實(shí)施和操作提供指導(dǎo)。據(jù)悉，該標(biāo)準(zhǔn)由我國國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司牽頭，聯(lián)合科大國盾量子技術(shù)股份有限公司、新加坡國立大學(xué)共同制定，并獲得了日韓歐等專家的積極討論和支持。
基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信技術(shù)，是當(dāng)前實(shí)用化走在最前列的量子信息技術(shù)。其安全性基于量子力學(xué)基本原理保證，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢筛`聽、不可破譯。由于信號(hào)損耗，當(dāng)前現(xiàn)網(wǎng)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖QKD的安全距離為百公里量級(jí)?；诳尚胖欣^的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，是目前唯一被廣泛采用的遠(yuǎn)距離光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)解決方案。我國國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)、歐洲泛歐量子保密通信網(wǎng)絡(luò)、美國東海岸量子保密通信網(wǎng)絡(luò)等，都通過部署可信中繼擴(kuò)展覆蓋范圍。本次發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)，明確了相關(guān)節(jié)點(diǎn)面臨的安全威脅種類，提出了安全要求及具體的安全措施，可為全球范圍內(nèi)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和安全測評(píng)，提供國際權(quán)威的規(guī)范性指導(dǎo)。有望助力全球范圍內(nèi)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用的相互促進(jìn)。全球網(wǎng)絡(luò)安全正面臨嚴(yán)峻的形勢，網(wǎng)絡(luò)竊密的手段與技術(shù)不斷進(jìn)化，日益隱蔽且高效，令人防不勝防。不僅黑客攻擊手段呈現(xiàn)出高度多樣化和復(fù)雜性，另一種新型手段——光纖攻擊，也逐漸被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攻擊中。近10年來，光纖通信以其高速度、大容量和低損耗的特點(diǎn)逐漸成為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的骨干，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、電信和數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。然而，隨著光攻擊技術(shù)的曝光，這種通信方式暴露出了新的脆弱面。光纖攻擊，顧名思義，是指針對(duì)光纖通信系統(tǒng)實(shí)施的破壞或竊聽行為。鮮有人知的是，如果將光纖彎曲到一個(gè)特定的角度，使其折射出微弱的光信號(hào)，再通過專用設(shè)備利用激光技術(shù)捕捉和重建信號(hào)，就可以得到所需的信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)通信內(nèi)容的竊聽。另一種光纖攻擊方式是，通過向光纖中注入虛假或干擾信號(hào)，也可以篡改數(shù)據(jù)或?qū)е峦ㄐ佩e(cuò)誤。黑客甚至可以利用光時(shí)域反射（OTDR）設(shè)備，從遠(yuǎn)端探測光纖網(wǎng)絡(luò)的物理布局，識(shí)別出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，為物理破壞或精準(zhǔn)攻擊做準(zhǔn)備。美國國家安全專家詹姆斯·鮑姆福德便曾透露，美國核動(dòng)力攻擊潛艇“吉米·卡特”號(hào)便具有竊聽海底光纜的能力。自20世紀(jì)80年代激光技術(shù)和光纖技術(shù)快速發(fā)展開始，光纖攻擊開始逐漸出現(xiàn)，由于攻擊設(shè)備能夠通過非物理接觸的方式，對(duì)光纖信號(hào)進(jìn)行攔截和解碼，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)聽和數(shù)據(jù)竊取，嚴(yán)重威脅到國家安全和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安全運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系提出了全新挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這一威脅，科研人員致力于開發(fā)光纖通信的加密技術(shù)和物理層安全方案，以期在光纖層面構(gòu)建起更強(qiáng)大的防御壁壘。基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信技術(shù)，是當(dāng)前實(shí)用化走在最前列的量子信息技術(shù)。它基于物理原理，是一種密鑰的安全傳輸方式，通過量子力學(xué)保證其安全性。量子力學(xué)的基本特性之一是不可被觀測，也即所謂的“薛定諤的貓”實(shí)驗(yàn)。簡單理解，量子密鑰分發(fā)的基本原理是通過量子態(tài)（通常為光子的偏振態(tài)或光子數(shù)態(tài)）傳輸密鑰信息。發(fā)送方和接收方通過交換量子態(tài)并利用量子力學(xué)的性質(zhì)檢測是否存在竊聽，一旦發(fā)現(xiàn)有第三方試圖獲取信息，雙方會(huì)立即察覺并廢棄該部分密鑰。最終，雙方共享一個(gè)絕對(duì)安全的密鑰，用于加密和解密后續(xù)的通信內(nèi)容。另一方面，傳統(tǒng)密碼通?；谀硞€(gè)明確的規(guī)則，一旦被有心人獲取到規(guī)則，或者使用“窮舉法”暴力破解規(guī)則，尤其是一旦量子計(jì)算出現(xiàn)“科學(xué)躍進(jìn)”，當(dāng)前的密碼體系幾無還手之力。而量子密鑰產(chǎn)生利用的是量子隨機(jī)性特性，即毫無規(guī)則，完全物理生成，具有極高的不可預(yù)測性。一對(duì)不可預(yù)測的密鑰、一種無法被觀測的狀態(tài)、“一次一密”的安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢筛`聽、不可破譯。引用 | 中國科學(xué)報(bào)、IT時(shí)報(bào)
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