«Блокчейн на квантах» новая инфраструктура безопасности создается в Санкт-Петербурге

Первая коммерческая магистральная линия связи в составе строящейся сегодня квантовой инфраструктуры появится уже в 2020 году. Прямо сейчас на базе Технопарка Санкт-Петербурга начинает работу инжиниринговый центр «СэйфНэт». Именно здесь, в Технопарке СПб, в ближайшие несколько лет специалисты разработают модель квантовой инфраструктуры, которая ляжет в основу проекта «Евразийский коммуникационный путь», приоритетного для рынка SafeNet. 

Эта инфраструктура обеспечит безопасную передачу информации. Новые принципы защиты призваны уберечь пользователей от кибератак, взломов и квантового компьютера, появление которого сделает уязвимыми традиционные методы шифрования.

Какую угрозу для Биткоина несет квантовый компьютер, как развитие высоких технологий отразится на майнинге криптовалюты, и когда квантовый ключ появится в каждом доме, корреспонденту рассказал технический директор РИЦ «СэйфНэт» Андрей Иванов. 

Bits.media Андрей, расскажите, что собой представляет модель  блокчейн-инфраструктуры на основе квантовых коммуникаций? 

Андрей Иванов По различным оценкам, квантовая инфраструктура появится в стране в ближайшие несколько лет. Ее несущим элементом станут каналы квантовых телекоммуникаций, которые позволят зашифровать с помощью квантовых крипто-ключей широкополосные каналы передачи данных.  Связанность системы обеспечат центры обработки данных, которые расположатся вдоль первой магистральной линии. Я имею в виду «Квантовый евразийский путь». Он протянется от Пекина до Хельсинки и пройдет по территории России. Видится целесообразным развернуть на базе квантовой инфраструктуры платформы блокчейна, которые уже существуют, и активно разрабатываются новые. Сейчас мы в РИЦ «СэйфНэт» определяем, как нам взаимодействовать с этими платформами в части именно квантовых криптоключей. Видимо, это позволит нам создать доверенные «ноды» (узлы сети), работающие в системе с недоверенными, что таким образом позволит сформировать платформы квантового блокчейна.  

Bits.media Что же это такое — квантовые коммуникации?

Квантовые коммуникации — это система передачи данных с помощью отдельных фотонов. При передаче фотоны формируются с некоторым квантовым состоянием, которое задается, например, с помощью поляризации.

При прослушивании обычного канала связи, в котором информация передается потоком света, то есть 1 бит информации передается очень большим количеством фотонов, в результате несанкционированного подключения из волокна отсеивается часть фотонов,  достаточная для получения всей информации несанкционированной стороной. Возникающее перед этим дополнительное затухание оказывается незначительным,  не влияет на качество связи и доведение битов информации от передатчика к приемнику, поэтому вторжение никак не детектируется. При попытке прослушивания квантовой линии связи, из-за «дефицита» фотонов, которые были отсеяны прослушивающим устройством, взлом детектируется, а взломщик не получает всех данных. 

Bits.media В чем преимущество квантовых коммуникаций перед традиционными? 

Андрей Иванов Количество взломов и хакерских атак все время увеличивается. Это говорит о том, что существующие системы уязвимы. Преимущество квантовых коммуникаций – в безопасности. Во-первых, злоумышленники не смогут взломать ключи шифрования, потому что последние быстро меняются и генерируются. Во-вторых, линию связи невозможно прослушать и остаться при этом незамеченным. Как только линия связи себя дискредитирует, система перестает передавать информацию. Приведу пример. Допустим, у нас существует сеть, внутри которой между точками А и Б началось прослушивание. Система обнаруживает прослушку и больше не использует данную линию связи до того момента, пока специалисты не выяснят причину произошедшего. Таким образом, передаваемая по линии связи информация не может попасть в чужие руки. 

Bits.media В контексте квантовых коммуникаций люди часто упоминают квантовый компьютер. Что изменится в системе с его появлением? 

Андрей Иванов После появления квантового компьютера пользователи уже не смогут безопасно передавать данные с существующими методами криптозащиты. Сейчас транзакции на блокчейн-платформах проходят не мгновенно, система нод подтверждает их прохождение лишь спустя какое-то время. Я предполагаю, что квантовый компьютер сможет взломать и подменить в существующем реестре записи о транзакциях. В результате чего, например, может измениться количество передаваемой криптовалюты, или транзакции уйдут к другому адресату. С одной стороны, появление квантового компьютера несёт угрозу для кибербезопасности, с другой стороны — стимулирует быстрое внедрение систем квантовых коммуникаций.

Bits.media Изменится ли скорость выполнения операций в квантовом блокчейне? 

Андрей Иванов Нет, не изменится. Однако операции будут совершаться быстрее за счёт ухода от майнинга. Сейчас для работы с криптовалютой используется майнинг Proof-of-Work, он требует много времени для подтверждения транзакций. Однако уже существуют платформы, которые работают с Proof-of-Stake, где убирается большая математическая составляющая, в результате чего транзакции проходят быстрее. 

Bits.media Почему исчезнет необходимость в майнинге? 

Андрей Иванов Потому что некоторые доверенные узлы, которые будут снабжены квантовыми коммуникациями, начнут выполнять функцию нотариального подтверждения транзакции. Задача профессионального сообщества в ближайшее время — определить, как блокчейн будет взаимодействовать с квантовой инфраструктурой. Я считаю, что майнинга быть не должно. Майнинг необходим для проведения безопасных операций в условиях, когда мы не доверяем ни одному узлу в системе. С появлением квантовых коммуникаций мы начнём доверять сразу нескольким узлам в сети, поэтому необходимости в майнинге не будет. 

Bits.media Можем ли мы говорить об отечественных стандартах квантовых коммуникаций? 

Андрей Иванов При повсеместном внедрении квантовых коммуникаций, стандартизация и сертификация стремительно станут необходимостью. Сегодня мы приближаемся к этому, но пока говорить о сформировавшихся стандартах рано. В планы деятельности РИЦ «СэйфНэт» входит работа по  поддержке их создания. 

Bits.media Российские технологии в области квантовых коммуникаций отстают или опережают западные? 

Андрей Иванов Мы идём в ногу с США, Японией и европейскими странами. Большинство российских технических решений схоже с западными. Однако порой мы всё-таки опережаем своих европейских коллег. Например, в скорости генерации ключей шифрования и дальности передачи. Стала нормой дальность передачи отечественных и зарубежных решений — 30-50 км, петербургский вуз ИТМО нашёл способ передавать информацию в пределах 200 км.  

Bits.media Квантовая инфраструктура — насколько это отдаленное будущее?

Андрей Иванов Идет строительство пилотных сегментов «квантового евразийского пути». Сначала квантовые коммуникации объединят крупных потребителей банки, корпорации, ФСО, ФСБ, государственные учреждения. Следом придут инфраструктурные решения на уровне городов. Возможно, это будет система летающих беспилотников, которые будут соединены с квантовой инфраструктурой оптическими квантовыми каналами. Некоторые беспилотники получат реальные квантовые ключи, а остальные войдут в систему квантового блокчейна. 

Bits.media Когда квантовые ключи в свои дома получат конечные пользователи? 

Андрей Иванов Я думаю, это будет очень не скоро. Сейчас соединить между собой две точки стоит несколько миллионов рублей. В случае строительства квантовой евразийской инфраструктуры, мы ожидаем снижения стоимости за счёт большого количества квантовых узлов. 

Рынок квантовых коммуникаций только начинает формироваться. Поэтому я считаю, что квантовые коммуникации дойдут до конечных пользователей не раньше, чем через 15 лет. Хотя, по оценкам экспертов, уже через 5-10 лет появится квантовый компьютер. Первое его использование для взлома систем безопасности станет поводом для быстрого внедрения квантовых коммуникаций.