28/04/2015 - Ein neues kryptographisches System ermöglicht den sicheren Austausch geheimer Schlüssel über lange Entfernungen

Menéame

Ein internationales Team, an dem Forscher des Obersten Rates für wissenschaftliche Forschung (CSIC) die Durchführbarkeit eines Neue kryptographische Methode für den sicheren Austausch geheimer Schlüssel innerhalb von zehn Kilometern.

Das System basiert auf der Nutzung der physikalischen Eigenschaften ultralarer Glasfaserlaser. Die Forschung erscheint in der letzten Ausgabe der Zeitschrift Light: Science & Applications, der Gruppe Natur.

Ultralange Glasfaserlaser

Die Forscher haben die Längenschwankungen in den Hohlräumen eines ultralangen Faserlasers genutzt. Diese Art des Lasers verwendet als aktives Medium eine lange Glasfaser (etwa fünf Kilometer bis mehrere hundert Kilometer), so dass es als Übertragungsmittel eingesetzt werden kann. Das Konzept des ultralangen Lasers wurde 2004 von Juan Diego Ania, Forscher des CSIC am Institut für Optik, vorgeschlagen, um Signale in Langstreckenkommunikationssystemen mit sehr geringem Lärm zu verstärken. Sie werden z. B. in der Kommunikation, bei der Entwicklung von Fasersensoren oder bei der Gestaltung von Breitband-Lichtquellen angewandt.

"In dieser neuen Arbeit zeigen wir, dass feste Variationen in der Laserlänge, die von beiden Enden von den Benutzern gesteuert werden, zur sicheren Übertragung von Schlüsseln verwendet werden können. Die Sicherheit wird durch die Uneinigkeit der Laserzustände für einen potenziellen Spion gewährleistet, wenn nur einer der beiden Benutzer seine Länge ändert," so Ania.

Die Forschung liefert ein neues System für den Austausch von "extrem sicheren" kryptografischen Schlüsseln. Kryptographie ist die einzige Möglichkeit, die Privatsphäre von Bank- und persönlichen Daten zu gewährleisten, wenn sie über Kommunikationsnetze übermittelt werden. "Obwohl wir wussten, dass es theoretisch möglich war, durch dieses Verfahren Schlüssel sicher zu übertragen, gibt es viele Elemente, die das Endergebnis in einem Kommunikationssystem beeinflussen können. Die Herausforderung bestand darin, die Sicherheit gegenüber einem potenziellen externen Spion in einer realistischen Situation zu demonstrieren," so der Wissenschaftler.

Es handelt sich um eine erste Studie, und die Forscher werden weiterhin an der Verbesserung des Systems arbeiten und es schneller und sicherer machen. "Diese Lösung hat als Hauptvorteile weniger Komplexität und Kosten als andere bestehende Lösungen wie Quanten-Schlüsselübertragung. Darüber hinaus kann das System mit kommerziell verfügbaren Komponenten installiert werden und ist besonders attraktiv in Situationen, in denen die Schlüssel sehr schnell und über große Entfernungen geschickt werden müssen," fügt der CSIC-Forscher hinzu.

Die Forschung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern der Universität von Limoges in Frankreich, dem Institut für Optik des CSIC und der Aston University in Großbritannien.

Ref.

Alessandro Tonello, Alain Barthélémy, Katarzyna Krupa, Vincent Kermène, Agnés Desfarges-Berthelemot, Badr Mohamed Shalaby, Sonia Boscolo, Sergei K Turitsyn y Juan Diego Ania-Castañón. Secret key exchange in ultralong lasers by radiofrequency spectrum coding. Light: Science & Applications. DOI: 10.1038/lsa.2015.49.

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CSIC

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