网络信息安全之痛

　　

　　信息的安全传送是人类几千年来的梦想之一，信息系统安全直接关系到国家政治、经济等诸多领域的兴衰成败。对于经典通信系统来说，最核心的信息保护技术就是经典密码技术，它们主要是利用计算的复杂性来确保通信安全——窃听者在没有破解密钥的情况下，在有限的时间内无法完成破译所需的大量计算。

　　

　　但是，随着计算技术的快速发展，计算能力的提升速度和潜力已远远超过了人们最初的想象，一些现在看起来无法利用数学方法破解的加密解密算法在未来都可能得以破解。

　　

　　目前利用网格计算就可以在较短的时间内破译现有的许多密码方案，在电子商务领域被广泛采用的单向压缩函数MD5、SHA等已陆续被数学家证实存在安全隐患。新型的量子计算技术更是悬在经典密码上方的一把“达摩克利斯之剑”。业内科学家们预测，到2020年左右量子计算机将进入实用阶段。假如1024个量子位以上的量子计算机研究取得实质性突破，那么256bit甚至512bit的对称算法将不安全， RSA、ECC等非对称密码体制也将不安全。届时，目前使用的私钥密码体制、公钥密码体制等都将面临更新换代的“困境”。因此，研究可以抵抗量子计算等高性能计算攻击的新型密码技术体制势在必行。

　　

　　是否存在一种技术，能够实现信息无条件安全传输？量子保密通信特别是量子密钥分发技术（QKD）得到了许多国家的高度关注。

　　

　　量子保密通信技术浅析

　　

　　量子通信，是近年来很热门的一个词汇，所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。

　　

　　在量子保密通信过程中，发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单光子不可分割，窃听者无法将单光子分割成两部分，让其中一部分继续传送而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。又由于量子不确定性原理和测量塌缩原理，窃听者无论是对单光子状态进行测量或是试图复制之后再测量，都会对光子的状态产生扰动，从而使窃听行为暴露。

　　

　　量子密钥分配（QKD）突破了传统加密方法的束缚，借助量子状态的不可复制性，使其具有理论上的“无条件安全性”。任何截获或者测试量子密钥的操作，都会改变量子状态，截获者得到的只是无意义的信息，而信息的合法接受者也可以从量子态的改变，知道密钥曾被截取过。更重要的是，与经典的公钥密码体系不同，即使实用的量子计算机出现甚至得到普及，量子密钥仍是安全的。

　　

　　量子保密通信不依赖复杂的数据加密算法，量子系统设备不涉密，因此量子系统具有通用性，所有用户的系统配置和功能可以做到完全一致，不存在系统分级和使用多种密码算法等技术问题，因此可以说不存在互联互通的技术障碍，它能使任何拥有量子保密通信终端的用户之间实现完全保密的通信，这是目前的保密通信系统所不具有的功能。这种性能在保密通信中具有非常重要的作用。

　　

　　量子保密通信在网络安全中的应用组网

　　

　　经过20多年的发展，量子保密通信技术已经从实验室演示走向产业化和实用化，中国的量子通信技术已达到世界顶尖水平，领先欧美国家。近期，国科控股、科大国盾量子等国内领先的量子通信技术创新型企业联合国内经典通信专家中兴通讯、互联网巨头阿里巴巴等发起组建“中国量子通信产业联盟”，我国的量子通信产业进入了新的发展阶段。

　　

　　在经典IP通信网络中引入量子密钥分配技术，在数据传输过程中提供高性能的量子安全网络加密保护，可以有效的提高用户现有传输链路的安全等级。以金融系统数据异地备份为例，通过量子密码机周期性地产生量子密钥，路由器与量子密码机通信获取加密密钥，并用于数据的加密通信，从而实现金融保密数据的无条件安全传送。组网示意如下：

　　

　　上述组网方案，无需改变客户现有网络架构，只需在各个终端用户信息点部署量子密钥设备，路由器作为VPN网关与量子密钥网关之间保持通信获取加密密钥，用于对数据的加密传送，真正实现数据的一次一密加密，确保数据的完全保密传输。

　　

　　量子保密通信解决方案将成熟的光纤量子通信技术和产品无缝融入传统IP网络中，形成一个极高可信度的数据传输平台，该平台所能承载的业务范围可以涵盖所有的网络数据，实现用户间无条件的安全通信，信息数据在传输过程中的链路安全得到极大加强，无论是在金融、政务、商业等各个行业都具有广泛的应用前景。