Без применения криптографии на сегодняшний день невозможно решить вопросы, связанные с обеспечением конфиденциальности, целостности данных, аутентификации, шифрования. Буквально 30-40 лет назад криптография применялась практически только с целью предоставления безопасности военной и дипломатической связи, а также для целей разведывательной и контрразведывательной спецслужб, но в настоящее время применение шифровальных технологий приобрело обширное распространение благодаря формированию компьютерных сетей, а также электронного обмена сведениями в разных сферах: финансах, банковской деятельности, торговле и т. п. Значимость шифровальных способов в отмеченных сферах будет увеличиваться и далее.
распределенные такими системами, для обмена шифрованными сообщениями.
Цель данной работы заключается в разработке мессенджера для обмена текстовыми сообщениями в квантовой сети топологии «точка-точка».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
а) изучить литературу по теме исследования;
б) спроектировать мессенджер;
в) выбрать и изучить инструменты разработки программного обеспечения;
г) разработать мессенджер;
д) протестировать мессенджер на модульной учебной научно-исследовательской установке квантового распределения ключей.
1 Классическая криптография
Термин криптография в переводе с греческого языка обозначает тайнопись. Значение термина определяет главное назначение криптографии — уберечь либо сберечь в тайне информацию. Криптография предоставляет ресурсы с целью охраны данных, также по этой причине она является составляющей деятельности по обеспечению защищенности данных. Имеются различные способы, чтобы защитить информацию. Возможно, к примеру, на физическом уровне ограничить допуск к информации, если спрятать ее в безопасном сейфе или строго оберегаемом помещении. При сохранении данных такого рода этот способ удобен, но при передаче информации требуется применять другие способы [1 ].
Простейшая передача информации происходит от одного пользователя (отправителя информации) к другому пользователю (получателю информации). В криптографии эти стороны, передающие друг другу сообщения, принято называть Алиса и Боб, а злоумышленника, который совершает атаки на канал связи - Евой.
В процессе выполнения работы изучена литература по теме исследования, в частности рассмотрены основы классической криптографии, теория квантовых коммуникаций и сетей, а также методы и средства реализации программного обеспечения.
Разработан мессенджер для квантовой сети топологии «точка-точка».
Для осуществления тестирования мессенджера была проведена модернизация программного обеспечения модульной учебной научно-исследовательской установки квантового распределения ключей, включающая в себя добавление модуля сохранения криптографических ключей в базу данных SQLite и модуля постобработки ключей с использованием древовидной машины четности (ДМЧ), являющейся разновидностью искусственных нейронных сетей.
Проведенное тестирование программного обеспечения показало корректную работе модулей шифрования сообщений и постобработки криптографических ключей.
Для передачи больших объемов данных таких, как фото- и видеоизображения, нужно использовать другие криптографические системы шифрования сообщений, например, «Кузнечик».
1. Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы и исходный код на Си / Б. Шнайер. - М.: Издательство ТРИУМФ, 2002. - 816 с.
2. Основы криптографии : учебное пособие. / А.П. Алферов, А.Ю. Зубов,
A. С. Кузьмин, А.В. Черемушкин. - 2-е изд., перераб. - М. : Гелиос АРВ, 2002. - 480 с.
3. Марков А. С. Основы криптографии: подготовка к CISSP / А. С. Марков,
B. Л. Цирлов // Вопросы кибербезопасности. - 2015. - № 1. - С. 65-73.
4. Смарт Н. Мир программирования : Криптография / Н. Смарт ; под ред.
C. К. Ландо. - М. : Техносфера, 2005. - 528 с.
5. Саломаа А. Криптография с открытым ключом / А. Саломаа ; под ред.
А.Е. Андреева и А.А. Болотова. - М. : Мир, 1995. - 320 с.
6. Бауместер Д. Физика квантовой информации / Д. Бауместер, А. Экерт,
А. Цайлингер. - М. : Постмаркет, 2002. - 376 с.
7. Кулик С. Квантовая криптография. Часть 2 // Фотоника. - 2010. - № 3. - С. 56-60.
8. Рахман Ф. Наноструктуры в электронике и фотонике / Ф. Рахман. - М. : Техносфера, 2010. - 344 с.
9. Niemiec M. Error correction in quantum cryptography based on artificial neuralnetworks / M. Niemiec // Quantum Information Processing. - 2019. - Vol. 18. P. 174.
10. Elliott C.H. Building the quantum network // New Journal of Physics. - 2002. - Vol. 4. - 46. - P. 1-12.
11. The SECOQC quantum key distribution network in Vienna network / M. Peev, C. Pacher, R. Alldaume [et al.] // New Journal of Physics. - 2009. - Vol. 11. - 075001. - P. 1¬37.
12. Sasaki М. Quantum networks: where should we be heading? // Quantum Science and Technology - 2017. - Vol. 2, № 2 - 020501. - P. 1-8.
13. A trusted node-free eight-user metropolitan quantum communication network / S.K. Joshi, D. Aktas, S. Wengerowsky [et al.] // Science Advances. - 2020. - Vol. 6, № 36. - eaba0959. - P. 1-8.
14. Арораа Г. Паттерны проектирования для C# и платформы .NET Core / Г. Арораа, Дж. Чилберто. - СПб.: Питер, 2021. - 352 с.
15. Modular quantum key distribution setup for research and development applications / V.E. Rodimin, E.O. Kiktenko, V.V. Usova [et al.] // Journal of Russian Laser Research. - 2019. - Vol. 40, № 3. - P. 221-229.