Наука и инновации

Разработка ученых ЛЭТИ повысит безопасность передачи данных в системах связи будущего

В отличие от большинства программных реализаций, разработанное устройство генерирует ключи шифрования для передачи данных, которые будут практически неуязвимы для киберпреступников.

Разработка ученых ЛЭТИ повысит безопасность передачи данных в системах связи будущего

Постоянный рост объема передаваемых цифровых данных затрагивает  практически все сферы жизни общества, начиная от личных соцсетей, заканчивая удаленными системами управления крупных предприятий и объектов критической инфраструктуры, что обусловливает повышенные требования к обеспечению  безопасности при передаче информации. Для решения подобных задач сегодня существуют различные криптографические системы. Принцип их работы в процессе инфокоммуникации основан на использовании так называемых ключей, то есть последовательностей символов, которые формируются случайным образом. Наиболее распространенный способ для их создания – программное обеспечение, которое генерирует ключи различного числа символов.

Однако стремительное развитие вычислительной техники привело к тому, что, имея достаточно мощные компьютеры, злоумышленники могут относительно быстро, например, путем перебора комбинаций, расшифровать ключ практически любой длины. Кроме того, можно определить логику того, как случайный ключ формируется, либо взломать саму программу и получить доступ ко всем ключам сразу. Это грозит серьезным ущербом как для частных лиц, так и для коммерческих компаний или государственных органов.

В настоящее время в разных странах мира ведутся работы по поиску новых способов генерации ключей, устойчивых к взлому. Устройства должны обеспечивать высокую скорость передачи информации порядка 100 Гбит/с.

«В 2023 году СПбГЭТУ «ЛЭТИ» успешно продолжил реализацию программы развития университета «Приоритет 2030». В комплексном проекте по разработке новых устройств радиофотоники участвуют различные предприятия и организации. В этом году в рамках совместной работы был разработан уникальный генератор случайных битовых последовательностей».

Руководитель стратегического проекта «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника», проректор по научной и инновационной деятельности, заведующий кафедрой ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Анатольевич Семенов

В основе разработки лежит оптическая пара из квантово-каскадного лазера и  квантово-каскадного детектора, причем лазер работает в особом режиме случайной генерации. В результате такая оптопара способна генерировать последовательность  импульсов случайной интенсивности. Лазер и детектор были созданы в ФТИ им. А.Ф. Иоффе в тесной кооперации с производственной компанией ООО «Коннектор Оптикс». Измерение и анализ генерируемых последовательностей проводились совместно в лаборатории магноники и радиофотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и лаборатории интегральной оптики на гетероструктурах ФТИ им. А.Ф. Иоффе. В результате было показано, что данные последовательности являются случайными, поэтому их можно использовать в качестве ключей шифрования. Случайность последовательностей была доказана тестами, специально разработанными национальным институтом стандартов США (National Institute of Standards and Technology - NIST).

«На основании проведенных тестов мы можем сказать, что созданное устройство является действующим прототипом генератора случайных последовательностей, которые могут применяться в качестве ключей шифрования для обеспечения защищенной передачи данных в передовых системах высокоскоростной связи. Кроме того, производство таких генераторов может быть освоено в короткие сроки, поскольку применяемые для этой разработки технологии интегральной фотоники доступны отечественной промышленности».

Руководитель лаборатории магноники и радиофотоники, профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Борисович Устинов