量子密钥安全系统

众所周知，奥巴马本人是忠实的黑莓手机粉丝，但黑莓这种市售手机对你我来说也许够安全了，对美国总统这种大人物来说可远远不够。时代不同了，比尔·克林顿当总统的时候只发过两封Email，但奥巴马却很热衷于收发Email，这也是他喜欢黑莓的原因。不幸的是，总统用普通手机进行这种工作非常危险，所以不管是iPhone、黑莓还是安卓，在总统手里都是被禁用的。据ABC World News的报道，奥巴马收藏的黑莓在总统任期内都只能用在私人事务上，其它任何有关国家事务的通讯都必须使用美国国安局(NSA)认证过的手机。据营销人员估计，美国总统“奥巴马钟爱黑莓手机”这一风潮，相当于为加拿大的智能手机制造商RIM公司(Research In Motion)做了一次价值约5千万美元的免费宣传。但事情的真相是：总统使用的并非严格意义上的黑莓手机，而由Windows CE系统支持的、经过专门保密测试的专业手机。黑莓配有政府最强版的“高等加密标准”(Advanced Encryption Standard--AES，是美国政府组织保护敏感的但未经保密的信息的一种特殊的加密算法)，用256位密钥加密通话。这使它们对美国政府的“秘密” 通讯而言足够安全。大概有21,000名FBI特工使用黑莓共享敏感信息。美国国防部是黑莓的另一个大客户，投资银行们同样也是。但即便应用了AES- 256加密的黑莓也远远不足以用于SIPRNet (Secret Internet Protocol Router Network)——政府内部的“静静话”网，它相似公共互联网，但与外界完整隔离。与互联网上上百万的用户不同，只有300,000名政府官员跟军方成员可以接入SIPRNet。黑莓的问题在于，像其他智能手机一样，它是可编程安装，无论它的传输加密的多好，设备自身存有易受攻打的漏洞。到目前为止，美国国家安全局已经至少找到了16个黑莓安全系统的破绽，如果恶意软件要取得这类设备的操控权，它的麦克风可以被自动开启，任何通话将被录音，录音内容随后会在使用者不知情的情况下被传输到黑客手上。由于大多数智能手机都装有GPS导航系统，它又可以成为无线电信号的发射站，提供机主的位置。由于这个原因，保护总统的情报机关特工甚至不能携带无限传呼机，更别说智能手机了。事实上，目前只有两种智能手机到达了国家安全局(NSA)制订的“顶级保密”安全认证。其中之一就是高度改装的Palm Treo 750，使用Windows CE操作体系，被称作Sectéra Edge。这台机器能做的比一般Windows智能手机更多。它可以收发电子邮件，播放视频和音频，编纂Office文档，上网冲浪，以及同步日历、联系人和行程。最后，没错，它还可以打电话——无论是给加密或非加密手机。另一款国家安全局认证的智能手机是L-3 Communications公司的Guardian。这两款手机都是承包商为国家安全局研制的，用于对付潜在的窃听者。这两款手机中，Edge更久经疆场。它被包括友好政府、国家安全局、五角大楼和美国其他安全机构进行了更长时间，更全面的测试。而实质上与之类似的Guardian还在认证测试中。两款手机都是为SIPRnet上的利用设计的。但它们也能接入NIPRnet，这是政府的敏感但非加密网络。当然还有公共互联网(通过wifi)以及世界各地通用的其他商用蜂窝网络(GSM或CDMA)。只要微微一点，用户就能在加密与非加密网络间切换。但详细怎么做只有他们自己晓得。通过 Edge或Guardian，语音通话的形成过程和其他任何商用蜂窝网络一样。区别在于通话是通过一种特殊的形式的SCIP(secure communications interoperability protocol，安全交互通讯协议)进行端到端加密编码的。只有另一个SCIP电话才能对通话进行解码，而SCIP电话只发给最值得信任的人。尽管SCIP不是最新的安全协议，但他重要的优势在于它不被广泛使用，哪怕是在政府机构间，而想得到一份未授权的副本简直是不可能的。Edge和Guardian都使用了一种不同的加密方法来发送电子邮件和其他形式的数据。对于国家安全局用于顶级机密数据传输和严格认证的Type 1 Suite B算法，仅限于它的某些部分使用384位密钥来加密数据。它是如此机密，民众根本不可能使用它。和八卦新闻的报道不同，奥巴马总统在上任的时候就已经交出了他挚爱的黑莓。取代品长的和黑莓很像，但各方面性能都更先进，甚至分量(12盎司)都比 以前多三倍。例如，当总统发送电子邮件时，收件人不能转发给其别人。他发给邮件的人必须也使用类似的安全手机，而且必须有白宫的通行证。法律上，总统的所 有电子邮件都必需保留给后辈——也能在任何时候用于法庭传讯。相反，他的通话不需要被录音，但须要记载在案。美国通用动力公司 (General Dynamics)为一部两年使用期的Sectéra Edge手机开出的3350美元的价格，这显然太昂贵了。另外，Sectera Edge一次充电可以待机60小时或者5小时通话时间，这点时间奥巴马够不够用，就不是我们要搞清楚的事情了！

实现全球化量子网络奠定了技术基础 2013年05月03日 来源： 科技日报 作者： 吴长锋 最新发现与创新 科技日报合肥5月2日电（记者吴长锋）中科院量子科技先导专项协同创新团队，在国际上首次成功实现星地量子密钥分发的全方位地面验证，为未来我国通过发射量子科学实验卫星，实现基于星地量子通信的全球化量子网络，对大尺度量子理论基础检验，以及探索如何融合量子理论与爱因斯坦广义相对论，奠定了必要的技术基础。 相关成果5月1日发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上。这是该专项继去年实验实现拓扑量子纠错和百公里自由空间量子态隐形传输与纠缠分发后，取得的又一阶段性重要突破，也是量子信息与量子科技前沿协同创新中心的最新重要成果。 量子密钥分发是最先有望实用化的量子信息技术，可以带来绝对安全的信息传输方式。而实现全球化量子密钥分发网络，需要突破距离限制。目前，由于光纤损耗和探测器的不完美性等因素，以光纤为信道的量子密钥分发距离已接近极限；而由于地球曲率和远距可视等条件的限制，地面间自由空间的量子密钥分发也很难实现突破。要实现更远距离、甚至是全球任意两点的量子密钥分发，基于低轨道卫星的量子密钥分发是最具潜力和可行性的方案。但这需要克服大气层传输损耗、量子信道效率、背景噪音等问题。尤其是低轨卫星和地面站始终处于高速相对运动中，存在角速度、角加速度、随机振动等情况，如何在这些情况下建立起高效稳定的量子信道，保持信道效率及降低量子密钥误码率，成为基于低轨道卫星平台实现量子密钥分发面临的关键。 协同创新团队由中国科学技术大学潘建伟院士和同事彭承志等、中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成。 为攻克星地量子密钥分发的上述难题，创新团队进行了多年合作攻关，自主研制了高速诱骗态量子密钥分发光源和轻便收发整机，自主发展高精度跟瞄、高精度同步和高衰减链路下的高信噪比及低误码率单光子探测等关键技术。在此基础上，利用旋转平台模拟低轨道卫星的角速度和角加速度；利用热气球来模拟随机振动和卫星姿态；利用百公里地面自由空间信道来模拟星地之间高衰减链路信道，成功地验证了星地之间安全量子信道的可行性。 《科技日报》2013-05-03（一版）

中国科技网讯 据物理学家组织网8月20日（北京时间）报道，美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员设计和制造了一个量子处理器，可成功地将合数15分解成3和5的乘积。虽然这只是一个最基本的质因数分解运算，但这项突破是研制可进行更复杂因式分解运算的量子计算机道路上的一个里程碑，对于数字加密和网络安全具有重要意义。研究结果提前发表于《自然·物理》杂志网络版。 “15虽是一个小数字，但重要的是，我们已经证明，我们可以在一个固态量子处理器上运行彼得·肖尔提出的质因数分解算法。这是此前从未进行过的。”论文的第一作者埃里克·卢塞罗说。他目前是IBM公司实验性量子计算的博士后研究员，这项研究是他在加州大学圣巴巴拉分校攻读物理学博士时进行的。 卢塞罗是出于实际应用的目的开展这项研究的。他解释说，大数的因式分解是网络安全协议的核心，比如最常见的RSA加密算法，其目前公开的最大密钥包含超过600个十进制数字，如果利用经典计算机和最知名的经典算法，对这个密钥进行因式分解需要花费的时间可能比宇宙的年龄还要长。而数学家彼得·肖尔于1994年构造了大数的质因数分解算法，证明利用量子计算机能够在多项式时间内对大数进行分解，从而从根本上动摇了当代密钥的安全基础。 因此，如果量子计算使得RSA加密不再安全，那用什么来取代它呢？答案是量子密码。卢塞罗说：“量子密码不仅更难以被破译，而且如果有人试图盗取信息，它就会改变系统，使发送方和接收方都能够察觉。”（记者 陈丹） 总编辑圈点 二战期间，英美两国研发计算机的初衷，是破解轴心国的密码。而量子计算机一开始引起科技界的兴趣，也是因为它能不费吹灰之力破解世界上最可靠的密码，这种加密算法已经历三十多年的考验。如果有一天量子计算机投入实用，它会是一根锐利的矛，能刺透最坚固的盾。而更加坚固的盾牌则是正在研发的量子密钥，它也是银行和网站的运营者期望的理论上不可攻破的终极方案。 《科技日报》（2012-08-21 一版）