中国电信的量子加密 和量子速读 量子能量棒有啥差别

2021年01月21日 04:04 差评

前段时间,中国电信发布了一个叫做“ 量子安全通话 ”的业务。

看到新闻的时候差评君都惊了,脑海里立刻就想到了

量子波动速读▼

量子手链▼

量子能量棒▼

当然还有《 三体 》里神奇的量子纠缠通讯!

4 光年以外的三体星人通过这个技术,可以 0 延迟的速度事实监视地球人的一举一动。

除了三体虚构的剧情外,彷佛所有跟量子沾上边的东西都多少沾点 NT。

所以这个听起来带点玄幻的“ 量子密话 ”到底是个什么东西呢?

据中国电信的说法,他们号称如果需要办理这项业务,就需要更换一张被预充了量子安全密钥的 SIM 卡,在使用专门的量子通话 App ,就可以以这种“ 换卡不换号 ”的方式进行量子通话了。

其实这个量子通话与《 三体 》里的“ 量子纠缠通讯 ”没有半毛钱关系,和我们常听见的“ 量子计算 ”还有奇奇怪怪的“ 量子能量 ”也搭不上边。

中国电信发布的量子通话业务,核心就在于利用量子的特性来给通话加密。

通讯的安全程度很大程度上是由加密方式决定的。

而密钥就像是一把钥匙,这把钥匙越复杂越高级,破解锁的难度就越大,加密方式也就越安全。

那么啥是密钥呢?举个例子,托尼给小辣椒发了一串 “ i n 55iw ! ”,小辣椒一脸懵逼。这时候路过的差评君告诉她:“ 你把这串东西倒过来读。”

小辣椒一看,哦!原来是 “ i miss u!” ,然后把托尼打了一顿。

在这个过程中,“ 倒过来读 ” 就是这一串神秘代码的密钥。

从报道中我们可以看到,量子安全通话业务的特殊之处就在于结合了用量子信息技术制备的量子密钥。

我们还得来了解一下量子。

量子属于一种微观的物理概念。现代物理中,一个物理量如果存在最小不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。

要知道,“ 量子 ”有许多特别的特性,其中包括:量子测不准、量子不可克隆、量子不可区分等等。

利用量子的这些特性制备密钥,就可以实现通信间“ 量子级 ”的加密了。

目前可以用来制备量子密钥的量子信息技术主要包括QKD(Quantum Key Distribution,量子密钥分配技术)和QRNG(Quantum Random Number Generation,量子随机数技术 )。

根据现有技术,把整段信息都通过量子来传输还是很难的,性价比也不高。

而使用量子的方式来配钥匙就相对简单多了,这样双方就可以用这种“ 曲线救国 ”的形式完成“ 量子通信 ”。

所以无论是 QKD 系统,还是 QRNG 系统,都是用的这种方式来制备密钥,达到量子安全通信的效果。

以 QKD 系统为例,开始表演!( 以下内容如果懒得看,可以跳到讲人话版本 )

首先,小明用一把叫做“ 测量基 ”的,随机的 “ 尺子 ”制造一串随机的量子信息,并从电信公司的量子信道发送给小张。

因为小明发送的这串量子信息是随机的,所以小张并不知道小明发送的这段量子信息具体是什么。

于是小张就随机使用另外一把“ 尺子 ”对这串看不懂的数据进行“ 测量 ”。

不过这有点像生物里学的“ 碱基配对 ”,因为尺子和数据都是随机的,所以只有“ 刚好合适 ”的尺子使用“ 刚好合适 ”的刻度测量到“ 刚好合适 ”的数据,才能得到“ 正确的结果 ”。

如果同一个位置两把“ 尺子 ”的刻度不一样,那这个位置的答桉就是错的。

小明:康康你的(尺子?

小张:得嘞。

接着,小张通过电信公司的普通信道告诉小明,他的尺子长啥样。

小明接收到小张发过来的尺子之后,就拿来和自己的尺子做比对,然后通过普通信道告诉小张尺子上的哪些刻度是对的。

小张通过小明发来的信息,把尺子上的错误刻度部分删掉,再把尺子上剩下来那些正确的测量结果告诉小明。最后,小明确认小张的测量结果的正确性。

如果测量结果是正确,小明就剔除一部分量子信息,把剩下来的量子信息转换为二进制串作为密钥,并且发送确认信息给小张。

小张收到后,剔除同样的量子信息,剩下的二进制串就和小张的密钥对上了。

而如果测量结果对不上,说明量子信道里可能存在窃听。

这是因为如果中途有人企图窃听,拿了尺子去胡乱地量,会使光量子的偏振态发生改变。

QKD:有人窃听?死到普!

系统就会终止通信。所以量子密钥的加密通讯对窃听有较强的敏感性。

说了一大堆,没看懂也没关系,总而言之,通过这么几次来回比对,利用量子的物理特性,最终小明和小张,也就是发送方和接收方都搞到了只有他们两才有的密钥。

接下来是人话:打个比方,如果通信内容是一封信,那么对于通信内容的加密就是把这封信锁到盒子里。如果没有钥匙,隔壁老王就没法看到信了。

所以加密中最关键的就是保证那把开锁的钥匙只有小明和小张有,任何第三人都不能偷到。

而量子加密的方法,就是利用量子力学的特性,通过一系列复杂的方法把那把钥匙极其安全地传送到小张手里。

更有意思的是,如果隔壁老王在传送途中想要强行打开箱子,那这个箱子就会立刻自动销毁。

老王:???

这样,二者加密通信之间密钥就产生了。这个密钥是通过上述一系列的特殊手段产生的,因此具有比一般通话更强的加密属性以及更困难的解密难度。

其所采用的量子加密方法不可能用数学方法破解,更是让窃听难上加难。

老王:我太难了!

目前,量子信道的建设需要依托光纤网络。而中国电信手握的光纤宽带资源,自然也就使其具备量子密钥分发网络所需的光纤资源。

那是不是使用了电信的量子密话服务,通话就彻底安全了呢?

那倒也不是。因为目前来看,量子通道只存在于小明和小张所连接到的两个基站之间,而手机和基站之间的通信仍然是传统的普通通信信道,所以仍然存在泄密的可能。

无论是伪基站,还是钓鱼 Wi-Fi ,现在的通信窃听往往发生在终端到基站之间,而当前的量子加密通信只能保障基站与基站之间段的通信安全。

啊这。。。这么看来,通信安全的推广和普及仍有很大的发展空间,还有很长的一段路要走。

而且!!对于 QKD 加密方式来说,它还有一个比较明显的弱点。前面我们说到,只要有人在量子信道窃听,QKD 系统就会立刻发现并终止通信。

那隔壁老王心想:得不到就毁掉!虽然我窃听不到你们的通信内容,但既然我只要一窃听你们就断线,那我干脆一直窃听么不就好了,我看你们还怎么打电话呢科科。

这也就是 QKD 的弱点:非常害怕 DDoS 攻击。

而且,“ 量子密话 ”线路的接通还要求接打双方都要办理这项业务并且符合相关条件,所以实用性可能也因此存疑。差评君觉得,可能这个业务更适合政企军商等一些有着较强通信安全需求的对象吧!

但这并不意味着我们个人用户就不需要更强大的通信安全了。

在 2G 、3G 时代,我们办理金融业务之类的比较重要的事情,都要去银行等一些安全等级比较高的专门机构。

而在 4G 、 5G 时代,人们已经把越来越多的业务转移到手机等便携式终端上了,而这些便携式终端的安全性往往远低于传统的专业机构;

个人用户被窃听的危害可能看起来并不算重大,但近几年来,已经有越来越多全球性大规模信息泄露事件发生,随之而来的是暗网上各种泄露信息包的倒卖……

而每有这类事件发生,都让我们对个人信息安全产生了疑虑。

这样一想,个人对通信安全的需求的确不可忽视。

所以不得不说,此类业务的推出,的确是保护通信安全路途中的一次重大的进步。

图片资料来源:

google图片、1818黄金眼、微博、

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