Atacuri de interceptarea mesajelor în criptografia cuantică

Pentru a simplifica problema, au fost definite ([31-33]) și analizate mai multe strategii de interceptare cu generalitate limitată. De interes deosebit este presupunerea că Eve atașează sonde independente fiecărui qubit și își măsoară sondele una după alta. Acestea pot fi clasificate după cum urmează:

Atacuri individuale

Într-un atac individual, Eve efectuează un atac asupra fiecărui semnal independent. Atacul de interceptare-retrimitere este un exemplu de atac individual. Să luăm în considerare exemplul simplu al unui atac de interceptare-retrimitere al unei Eve care ascultă, care măsoară fiecare foton pe o bază aleasă aleatoriu și apoi retrimite starea rezultată către Bob. De exemplu, dacă Eve efectuează o măsurare rectilinie, fotonii pregătiți de Alice în bazele diagonale vor fi perturbați de măsurarea Evei și vor da răspunsuri aleatorii. Când Eve retrimite fotoni rectilinii către Bob, dacă Bob efectuează o măsurare diagonală, atunci va primi răspunsuri aleatorii. Întrucât cele două baze sunt alese aleatoriu de fiecare parte, un astfel de atac de interceptare-retrimitere va da o rată de eroare pe biți de 0,5 × 0,5 + 0,5 × 0 = 25%, care este ușor detectabilă de Alice și Bob. Există atacuri sofisticate împotriva QKD. Din fericire, securitatea QKD a fost acum dovedită.

Atacuri colective

O clasă mai generală de atacuri este atacul colectiv, în care pentru fiecare semnal, Eve îl cuplează independent cu un sistem cuantic auxiliar, numit în mod obișnuit ancilla, și evoluează unitar semnalul/ancilla combinat. Ea poate trimite semnalele rezultate către Bob, dar poate păstra toate ancilla pentru ea. Spre deosebire de cazul atacurilor individuale, Eve amână alegerea măsurătorii. Abia după ce aude discuția publică dintre Alice și Bob, Eve decide ce măsurătoare să efectueze pe ancilla sa pentru a extrage informații despre cheia finală.

Atacuri comune

Cea mai generală clasă de atacuri este atacul comun. Într-un atac comun, în loc să interacționeze independent cu fiecare semnal, Eve tratează toate semnalele ca un singur sistem cuantic. Apoi, ea cuplează sistemul de semnal cu ancilla sa și dezvoltă unitar sistemul combinat de semnal și ancilla. Ea aude discuția publică dintre Alice și Bob înainte de a decide ce măsurătoare să efectueze asupra ancilla sa.

Pentru atacurile comune și colective, presupunerea obișnuită este că Eve își măsoară sonda numai după ce Alice și Bob au finalizat toate discuțiile publice despre reconcilierea bazei, corectarea erorilor și amplificarea confidențialității. Pentru atacurile individuale mai realiste, se presupune că Eve așteaptă doar până la faza de reconciliere a bazei din discuția publică. Cu tehnologia actuală, ar putea fi chiar corect să presupunem că, în atacurile individuale, Eve trebuie să își măsoare sonda înainte de reconcilierea bazei [34]. Motivația acestei presupuneri este că nu se vede ce ar putea câștiga Eve așteptând până după discuția publică despre corectarea erorilor și amplificarea confidențialității înainte de a-și măsura sondele, deoarece oricum le va măsura independent.

Referințe

31.NLütkenhausSecurity against eavesdropping in quantum cryptography,” Physical Review A, 541971111996

32.EBihamand TMorSecurity of Quantum Cryptography against Collective Attacks,” Physical Review Letters, 7811225622591997

33.EBihamand TMorBounds on Information and the Security of Quantum Cryptography,” Physical Review Letters, 7920403440371997

34.NGisinGRibordyWTittelet al., “Quantum cryptography,” Reviews of Modern Physics, 7411451952002

Sursa: Xiaoqing Tan (2012). ”Introduction to Quantum Cryptography”, din Theory and Practice of Cryptography and Network Security Protocols and Technologies, Cap. 5, http://dx.doi.org/10.5772/56092, licența CC BY 3.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu