Quantum Key Distribution zabezpiecza łącze 100 Gbps w Krakowie

Dzięki wdrożeniu przez Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH technologii kwantowej dystrybucji klucza, Urząd Miasta Krakowa stał się pierwszą instytucją połączoną w ten sposób z centrum obliczeniowym.

Technologia kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących (zwana dalej QKD - Quantum Key Distribution) to jedna z najnowszych technologii kryptograficznych. Wykorzystuje prawa mechaniki kwantowej, by tworzyć i przesyłać klucze szyfrujące. Każda próba przechwycenia transmisji automatycznie niszczy klucz i uruchamia alarm. Klucze są generowane w czasie rzeczywistym, co eliminuje potrzebę ich przechowywania i zapewnia maksymalny poziom ochrony.

Specjaliści z ACK Cyfronet AGH zaprojektowali, zbudowali i uruchomili system kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących pomiędzy Urzędem Miasta Krakowa a Cyfronetem AGH. Jest to pierwsze w regionie tego typu połączenie, które umożliwia przesyłanie kluczy szyfrujących, wykorzystywanych do zabezpieczania łącza sieciowego o przepustowości 100 Gbps (gigabitów na sekundę).

Technologia kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących bazuje na zabezpieczonej kwantowo komunikacji pary urządzeń. Po stronie Cyfronetu jedno urządzenie generuje klucze za pomocą kwantowego generatora liczb losowych. Klucze są następnie przekazywane do szyfratora, który szyfruje połączenie pomiędzy Urzędem Miasta a Cyfronetem. Po stronie Urzędu Miasta Krakowa znajduje się drugie urządzenie, odbierające klucze i przekazujące je do lokalnego szyfratora, który odpowiada za szyfrowanie i rozkodowanie danych po stronie Urzędu – wyjaśnia Marek Chorąży, specjalista w zakresie technologii kwantowych w Cyfronecie, główny inżynier wdrożenia systemu QKD.

Technologia kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących jest uznawana za niemożliwą do złamania. Bazuje na prawach fizyki, a nie na matematycznych zabezpieczeniach. Oznacza to, że próba podsłuchu lub kopiowania klucza natychmiast go niszczy lub zniekształca, tym samym wykrywana jest obecność kogoś, kto chce przejąć przesyłaną wiadomość czy dane. W odróżnieniu od klasycznego szyfrowania, klucz nie istnieje jako obiekt, który można skopiować, ale jest generowany i przesyłany w sposób zależny od zasad mechaniki kwantowej, eliminując w ten sposób możliwość jego przechwycenia bez wykrycia.

Wdrożenie technologii kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących w Krakowie pomiędzy Cyfronetem i Urzędem Miasta Krakowa jest elementem znacznie większej inicjatywy w Europie. Jej celem nie jest budowa pojedynczych bezpiecznych połączeń, lecz rozległej sieci obejmującej obszar Unii Europejskiej. W Polsce połączenia takie budowane są w ramach projektu PIONIER-Q i obejmują połączenia pomiędzy centrami komputerów dużej mocy oraz wybranymi ośrodkami miejskich sieci komputerowych. W latach 2026 – 2028 w ramach części europejskiej inicjatywy European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), Cyfronet wraz  z partnerami będzie budował połączenia do krajów położonych blisko Polski. Tworzona sieć ma chronić wrażliwe dane i infrastrukturę krytyczną poprzez integrację systemów bazujących na zasadach mechaniki kwantowej z istniejącą infrastrukturą komunikacyjną, zapewniając dodatkową warstwę bezpieczeństwa.