«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 bits.media 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 же 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 крипто-защиты. 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 платформа 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.