ES2335708T3 - Dispositivo de nudo para una red con conexiones de criptografia cuantica asi como un modulo de nudo para un dispositivo de nudo de esta clase. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de nudo (21) para una red (20) con conexiones (1) de criptografía cuántica con canales cuánticos (4) y canales públicos (5), cuyo dispositivo de nudo presenta medios de óptica cuántica (11) para la conexión con los respectivos canales cuánticos, para la generación por criptografía cuántica de secretos o claves, medios (13) para la administración de secretos o claves simétricos, medios de criptografía (14) para generar criptogramas y medios de excitación (15) unidos a aquellos para su transmisión a través de un canal público, caracterizado porque el medio (13) para la administración de secretos o claves simétricos y los medios de criptografía y de excitación (14, 15) están reunidos en un módulo de nudo común (24) como componentes centralizados (13, 14, 15) para varias conexiones de canales cuánticos, mientras que los medios de óptica cuántica (11) están previstos de modo independiente en módulos descentralizados (23) para varias conexiones de canal cuántico.
Description
Dispositivo de nudo para una red con conexiones
de criptografía cuántica así como un módulo de nudo para un
dispositivo de nudo de esta clase.
La invención se refiere a un dispositivo de nudo
para una red con conexiones de criptografía cuántica con canales
cuánticos y canales públicos, cuyo dispositivo de nudo presenta
medios de óptica cuántica para la conexión con los respectivos
canales cuánticos, para la generación de secretos de criptografía
cuántica, medios para la administración de secretos o claves
simétricos o claves, medios de criptografía y medios de excitación
unidos con éstos para generar criptogramas y para su transmisión a
través de un canal público.
La invención se refiere además a un módulo de
nudo para un dispositivo de nudo de esta clase.
Se designa por criptografía cuántica la técnica
de generación y distribución de secretos simétricos, donde la
seguridad, como medida de confidencialidad e infalsificabilidad de
secuencias binarias idénticas emitidas en dos lugares distanciados
entre sí se puede demostrar de forma matemáticamente exacta
(seguridad teórica de información) mediante métodos de la teoría de
información cuántica. Los secretos simétricos generados y
distribuidos se pueden utilizar posteriormente p.ej. como claves
para procedimientos de cifrado criptográfico simétrico. A
diferencia de esto no existe ninguna demostración de seguridad de
esta clase para sistemas de distribución de claves convencionales,
basados en criptografía asimétrica.
La criptografía cuántica ha sido desarrollada de
modo interdisciplinar entre los campos científicos de Física
Cuántica, Óptica Cuántica, Teoría de la Información, Criptografía e
Informática. Un resumen relativo a los principios y procedimientos
así como al desarrollo histórico de la criptografía cuántica figura
en los artículos Gisin, N., G. Ribordy, W. Tittel, y H. Zbinden,
"Quantum Cryptography" (Criptografía Cuántica), 2002 Rev. Mod.
Phys. 74, 145; así como en Dusëk, M. N. Lütkenhaus, M. Hendrych,
"Quantum Cryptography" (Criptografía Cuántica), 2006, Progress
in Optics, vol. 49. Edt. E. Wolf (Elsevier, 2006).
Una conexión usual de criptografía cuántica (en
inglés: quantum cryptographic link) se compone siempre de dos
estaciones o conjuntos de aparatos. En la bibliografía así como aquí
a continuación estas estaciones se designan usualmente como ALICE y
BOB. Estas dos estaciones establecidas en lugares distanciados entre
sí están conectados por un canal de óptica cuántica (conexión por
fibra de óptica o a través del espacio abierto) así como por un
canal de comunicaciones electrónico convencional, clásico, no
codificado, designado también como canal público.
El documento D1: US 7 068 790 B1 se considera
como el estado de la técnica más próximo. Da a conocer dispositivos
de nudo para una red con conexiones de criptografía cuántica con
canales cuánticos y canales abiertos, cuyo dispositivo de nudo
presenta medios de óptica cuántica para la conexión con los
respectivos canales cuánticos, para la generación por criptografía
cuántica de claves, medios para la administración de claves
simétricas, medios de criptografía para generar criptogramas y los
medios de excitación unidos a éstos para su transmisión a través de
un canal público.
Una conexión de criptografía cuántica de esta
clase genera en sus componentes ALICE y BOB constantemente secretos
simétricos (es decir idénticos en los componentes ALICE y BOB), que
para su ulterior utilización, p.ej. como claves en sistemas
criptográficos conectados, se pueden suministrar hacia el exterior a
través de canales de datos. Pero en los componentes ALICE y BOB ya
pueden estar contenidos sistemas criptográficos para la generación
de lo que se denomina un túnel de red privada virtual (túnel VPN -
en inglés: virtual private network tunnel), donde en este caso no
se suministran secretos (claves) hacia el exterior sino que los
datos que se trata de codificar se conducen o bien al módulo ALICE
o al módulo BOB, para que sirviéndose de las claves generadas se
puedan codificar con cifrados de corriente o bloque. El cifrado
(criptograma) se transmite entonces a través del canal de datos
clásico al centro opuesto, donde los datos, una vez descodificados,
se vuelven a conducir fuera del módulo. Esta clase de sistemas se
designan también como encriptores de conexión.
Los medios de óptica cuántica de las estaciones
de criptografía cuántica, p.ej. los componentes ALICE y BOB, tienen
una estructura muy diferente según las tecnologías empleadas. Pero
todos ellos tienen en común que los componentes ALICE, el canal
cuántico y el componente BOB forman un sistema de óptica cuántica en
el cual se generan, transmiten y miden fotones sirviéndose de
componentes ópticos y electrónicos, concretamente en particular de
fuentes de fotones, detectores de fotones, fibras ópticas,
interferómetros, espejos, lentes, cristales, sensores, actuadores,
etc. que. Los resultados de las mediciones en los componentes ALICE
y BOB contienen información correlacionada de modo que estos
componentes pueden formar un secreto idéntico. Pero para ello es
necesario que durante la ejecución del protocolo de generación de la
clave (en inglés: key distillation protocol) los componentes ALICE
y BOB transmitan otras informaciones clásicas a través del canal
público que también las interconecta.
Para más informaciones relativas a esta técnica
ya bien conocida se remite además de los artículos ya mencionados
de Gisin et al. y Dusek et al así como las citas allí
contenidas, también al documento WO 2004/049623 A1. El contenido de
estas publicaciones se considera por referencia como aquí contenido
para obviar una descripción más detallada de las conocidas técnicas
de criptografía cuántica en cuanto a la generación de claves.
Debido a propiedades físicas está limitada la
longitud máxima de un canal cuántico de esta clase adecuado para la
criptografía cuántica; en particular se manifiesta aquí la
atenuación de la luz en el cable de fibra óptica o en el espacio
abierto; por este motivo así como con vistas a mejorar la
disponibilidad de las conexiones de criptografía cuántica es
deseable reunir varias de tales conexiones binarias de criptografía
cuántica formando una estructura de red; en este caso también se
pueden salvar distancias mayores con una mayor seguridad contra
fallos. Mediante la utilización de vías de transmisión paralelas en
una red en comparación con una conexión aislada de criptografía
cuántica se puede incrementar la velocidad de distribución de claves
(número de claves generadas y distribuidas por unidad de tiempo).
Una red de criptografía cuántica de esta clase (en inglés: Quantum
Cryptographic Network o abreviando Quantum Network) puede estar
compuesta por nudos de red que estén unidos entre sí mediante
conexiones binarias de criptografía cuántica; a este respecto se
puede remitir por ejemplo al artículo de Chip Elliott, "Building
the quantum network", (Construyendo la red Cuántica), New Journal
of Physics 4 (2002), 46 1-46, 12, IOP Publishing
Litd. y Sociedad Física Alemana. En este artículo se dan a conocer
principalmente redes sencillas con estaciones de relés de confianza
(trusted relays), pero también se describe como se puede establecer
en el caso de fallo de una conexión de criptografía cuántica una vía
de comunicación a través de otra vía de comunicaciones a través de
otras estaciones de relés, para llegar a la estación terminal
deseada.
En general rige aquí que los nudos en una red de
esta clase presentan varias, p.ej. dos, tres, cuatro etc.
conexiones de criptografía cuántica con otros nudos de la red, donde
en cada una de estas conexiones de criptografía cuántica existe un
canal cuántico y un canal de datos clásico, es decir un canal
público. Para cada una de estas conexiones de criptografía cuántica
se requiere una implantación propia de medios de administración de
claves, medios de criptografía y medios de excitación para el canal
público, a partir de los componentes específicos de criptografía
cuántica, es decir de los medios de óptica cuántica propiamente
dichos así como eventualmente medios de protocolo que son
responsables de los respectivos protocolos de generación de claves.
Esto supone para los distintos nudos un volumen considerable, que se
va haciendo tanto mayor cuanto mayor sea el número de conexiones de
criptografía cuántica previstas para un nudo.
El objetivo de la presente invención es ahora
permitir una simplificación en la estructura de una instalación de
nudo de esta clase y mediante la reducción del volumen de aparatos y
técnicas de programa conseguir una simplificación en la
implantación y una reducción de los costes de implantación.
Para resolver este objetivo, la invención prevé
una instalación de nudo o un módulo de nudo tal como se define en
las reivindicaciones independientes anexas. Unas formas de
realización ventajosas o perfeccionamientos se describen en las
reivindicaciones dependientes.
En la técnica conforme a la invención se
"sacan fuera" determinados medios, concretamente en particular
los medios de administración de claves, los medios de criptografía
y los medios de excitación para el canal público, de entre las
distintas conexiones de criptografía cuántica y se prevén como
componentes centrales de administración de claves, componentes de
criptografía y componentes de excitación para el canal público en un
nudo común, poniéndolos de este modo a disposición de forma
centralizada a todas las conexiones de criptografía cuántica del
nudo respectivo. Estos componentes centrales comunes atienden por lo
tanto a todas las conexiones de criptografía cuántica que a su vez
pueden estar simplificadas o modificadas al no requerirse ya ninguna
clase de implementación para esos tres componentes citados, de modo
que para estas conexiones solamente pueden quedar los medios de
óptica cuántica y eventualmente medios de procesado de protocolo en
los módulos de canal cuántico descentralizado, en conexión con el
respectivo canal cuántico.
Para que el módulo de nudo común se pueda
comunicar de forma eficaz con los distintos módulos de canal
cuántico en cuanto a comunicación relativa a los secretos (o
claves) simétricos así como noticias de protocolo, existen
convenientemente un interfaz de clave común así como eventualmente
también un interfaz de noticias de protocolo común; con estos
interfaces están conectados los distintos módulos del canal
cuántico, y dentro del módulo de nudo están conectados a estos
interfaces los componentes de administración de claves y los
componentes de criptografía. En particular y en cuanto a lo que se
refiere a los módulos de canal cuántico están comunicados
especialmente los respectivos componentes del procesador de
protocolos con el interfaz de claves y/o con el interfaz de
noticias de protocolo.
Preferentemente figura también contenido en el
módulo de nudo común un componente de red centralizado común en
comunicación con el componente de administración de claves y los
componentes de criptografía. Estos componentes de red sirven entre
otras cosas para establecer la forma de procedimiento según la cual
se transmiten de forma segura al componente de administración de
claves de otro nudo de la red eventuales secretos (claves) que se
encuentran en el componente de administración de claves a otro nudo
de la red sirviéndose del componente de criptografía y del
componente de excitación para el canal público. Esta retransmisión
de secretos (claves) de un nudo a otro nudo sólo resulta posible si
éstos comparten entre sí un secreto (una clave).
La invención se describe a continuación con
mayor detalle sirviéndose de ejemplos de realización preferentes
representados en el dibujo, pero sin que esté limitada a éstos,
donde como introducción y para facilitar el entendimiento se
explicarán también estructuras conformes al estado de la técnica.
Las Figuras muestran en particular:
Figura 1, esquemáticamente una conexión de
criptografía cuántica entre dos socios conforme al estado de la
técnica;
Figura 2, un dispositivo de conexión de
criptografía cuántica según el estado de la técnica tal como existe
esencialmente para uno de los socios de la conexión según la Figura
1;
Figura 3, de forma muy esquemática una red con
conexiones de criptografía cuántica entre nudos, donde dentro de
los distintos nudos existen unidades correspondientes según la
Figura 2 para cada conexión de criptografía cuántica;
Figura 4, en las Figuras parciales 4A o 4B
respectivamente un dispositivo de nudo para la formación de los
nudos en la red según la Figura 3, donde en la Figura 4A se muestra
esquemáticamente la tecnología convencional y en la Figura 4B,
confrontado con aquélla, la tecnología conforme a la presente
invención, donde algunos componentes aislados de las unidades
respectivas para las comunicaciones de criptografía cuántica han
sido "sacados fuera" y se utilizan como componentes
centralizados comunes para todas las conexiones, de modo que se han
simplificado correspondientemente los módulos directamente
pertenecientes a estas conexiones;
Figura 5, en un esquema de bloques un módulo de
canal cuántico descentralizado de este modo, correspondiente a la
respectiva conexión de criptografía cuántica; y
Figura 6, esquemáticamente en un esquema de
bloques una disposición de principio de un dispositivo de nudo
conforme a la invención con un módulo de nudo centralizado, común y
módulos de óptica cuántica descentralizados unidos con éste para las
distintas conexiones de criptografía cuántica.
En la Figura 1 está representada una conexión
convencional de criptografía cuántica 1 con dos socios 2, 3 con los
correspondientes aparatos 2' y 3' respectivamente, donde entre los
dos socios o estaciones 2, 3 existen por una parte un canal
cuántico óptico 4 y por otra parte un canal de datos público,
clásico 5. El canal cuántico 4 puede estar formado por ejemplo por
un conductor de fibra óptica o también por el espacio abierto, donde
en ambos casos existen en los aparatos 2', 3' los correspondientes
dispositivos de transmisión y recepción. Las estaciones 2, 3 se
designan en la bibliografía generalmente como componente ALICE o
componente BOB, y donde un punto que intenta escuchar al canal
cuántico, a través del cual se intercambia la clave bruta, se
designa en la bibliografía generalmente por EVE (juego de palabras
análogo al inglés eavesdropper = escuchador furtivo). Una
explicación más detallada, en particular respecto a la configuración
de los distintos componentes así como a los procesos físicos, y
esto también en el caso de un intento de escucha furtiva, se puede
omitir aquí haciendo referencia a la bibliografía ya citada. A
continuación se trata de explicar con mayor detalle y de una forma
general la estructura general de una de estas estaciones 2 ó 3,
sirviéndose para ello de la Figura 2.
De acuerdo con esto la Figura 2 muestra una de
tales estaciones 2 (ó 3) que contiene medios de óptica cuántica o
un componente de óptica cuántica 11, que está asignado a un canal
cuántico 4 a través del cual se intercambian informaciones
cuánticas A en forma de fotones ópticos. Con este componente de
óptica cuántica 11 está conectado en el ejemplo representado un
componente procesador de protocolo 12, donde este componente
procesador de protocolo 12 recibe del componente de óptica cuántica
11 información B relativa a la clave bruta (información
correlacionada). El componente procesador de protocolo 12 genera a
partir de ahí el código o en general el secreto y lo transmite a
continuación conforme al flujo de información C de la Figura 2 a un
componente administrador de claves 13. Según la Figura 2 también
está previsto un componente de criptografía 14 que con el componente
administrador de claves 13 y también con el componente procesador
de protocolos 12, del que recibe una noticia de protocolo D, y
entre este componente de criptografía 14 y un componente excitador
15 se intercambian criptogramas (datos o informaciones E), es decir
noticias de protocolo autentificadas. Estos criptogramas se
transmiten a través del canal público 5. En la Figura 2 se muestra
además en 16 que se emiten secretos (claves) para la ulterior
utilización en aplicaciones exteriores.
En los medios o componentes de óptica cuántica
11 de las estaciones ALICE y BOB, 2 ó 3 respectivamente, se
codifica de forma convencional información en sistemas de óptica
cuántica mediante el empleo de componentes ópticos y electrónicos,
tal como en particular fuentes cuánticas y detectarse cuánticos,
teniendo lugar aquí la transmisión al respectivo punto opuesto a
través del canal cuántico 4. La respectiva estructura óptica
depende en particular de la tecnología empleada, donde en este caso
presente esta tecnología no es relevante en lo que se refiere al
siguiente concepto del dispositivo de nudo de red que se explicará
con mayor detalle, ya que este dispositivo de red o el módulo de
red puede trabajar con conexiones de criptografía cuántica
cualesquiera.
La seguridad de la información transmitida por
el canal cuántico 4 (fotones con determinadas propiedades) se debe
a que esta información está codificada en estados cuánticos no
ortogonales, que debido al principio de indeterminación de
Heisenberg no se pueden distinguir con seguridad sin perturbar de
forma irrevocable el sistema cuántico. Si bien de este modo no se
puede impedir las escuchas, pero se pueden detectar con
seguridad.
Desde los componentes de óptica cuántica 11 de
las estaciones 2, 3 se transmiten constantemente a los componentes
del procesador de protocolo 12 las claves brutas B, de las que se
trata el principio de información clásica correlacionada (B en la
estación ALICE 2 correlacionada con B en la estación BOB 3). En
aquellos se trata de modo programado un protocolo generador de
claves de varias etapas, para suministrar tanto por el lado ALICE,
como por el lado BOB 3 una clave idéntica C a los respectivos
componentes de administración de claves 13. En el curso del
tratamiento del protocolo generador de claves es preciso transmitir
a través de un canal de datos convencional noticias de protocolo
clásicas D ("clásicas", a diferencia de la información cuántica
del canal cuántico 4) entre los componentes del procesador de
protocolo 12 de ALICE 2 y BOB 3. Estas noticias se pueden
transmitir sin codificar sin poner en riesgo la seguridad del
conjunto del sistema pero es preciso que para estas noticias esté
garantizada la característica de origen y la característica de
integridad. Estas características que se resumen bajo el concepto
de "autenticidad" se pueden asegurar mediante métodos
criptográficos simétricos (sumas de comprobación criptográficas con
seguridad teórica de la información, véase p.ej. el principio según
Wegman, M.N. y J.L. Carter, "New hash functions and their use in
authentification and set equality" (Nuevas funciones de
embrollamiento y su utilización en autentificación e igualdad
establecida), 1981, Journal of Computer and System Sciences 22,
265) mediante una parte de las claves simétricas C generadas y
distribuidas durante el funcionamiento en curso en el componente de
criptografía 14. El criptograma E, la llamada noticia de protocolo
autentificada, se alimenta finalmente por el componente excitador 15
para el canal público 5 en este canal de datos clásico 5 y se
transmite a la estación complementaria, donde después de comprobar
la autenticidad se "suministra" la noticia de protocolo a su
componente procesador de protocolos 12.
A efectos de integridad hay que mencionar aquí
que el proceso de la generación continua de secretos y su
distribución solamente se puede iniciar si tanto la estación ALICE
2 como la estación BOB 3 están dotadas de una comunicación de
criptografía cuántica con un secreto idéntico, denominado secreto
inicial, ya que para la generación y distribución segura del
"primer" secreto simétrico ya se precisa el canal de
comunicaciones clásico autentificado.
En la Figura 3 está representada
esquemáticamente una red con conexiones de criptografía cuántica tal
como se ha mostrado anteriormente por principio, conteniendo esta
red 20 unos nudos individuales, p.ej. 21.1, 21.2, 21.3 ó de forma
general 21, que contribuyen a poder salvar distancias importantes
con mayor seguridad contra fallos en la transmisión de datos, sin
tener en cuenta que también existe la posibilidad de conseguir a
través de unas vías de transmisión paralelas al socio deseado en
cada caso, p.ej. en caso de fallo de una conexión de criptografía
cuántica. Sólo a título de ejemplo se ha representado entre los dos
nudos 21.1 y 21.2 una conexión de criptografía cuántica
esencialmente según la Figura 1, donde puede verse que cada nudo (es
decir cada dispositivo de nudo 21) está presente para varias
conexiones de criptografía cuántica 1 de esta clase, p.ej. para dos
o tres o cuatro (véase nudo 21.2). En particular salen aquí de una
red de esta clase 20 de cada nudo hacia los demás nudos de la red
20 varios canales cuánticos, tres en el caso del nudo 21.1, y tres
canales públicos (véase la pos. 4 ó 5 en la Figura 1). Desde el nudo
21.2 de la Figura 3 salen incluso cuatro de estos canales cuánticos
o canales públicos. Adicionalmente cada nudo 21 tiene para las
respectivas conexiones de criptografía cuántica 1 un aparato
indicado por medio de un punto negro, tal como se ha explicado
anteriormente mediante la Figura 2, es decir que en el caso del
nudo 21.1 existen tres aparatos de esta clase, en el caso del nudo
21.2 incluso cuatro aparatos. En particular, cada aparato de una de
estas conexiones de criptografía cuántica, p.ej. 1, tiene una
implantación propia de los medios de administración de claves 13, de
los medios de criptografía 14 así como de los medios excitadores 15
para el canal público 5.
En la Figura parcial 4A de la Figura 4 se ha
representado esquemáticamente un nudo 21 que presenta p.ej. tres
aparatos tal como los descritos mediante la Figura 2, donde por cada
aparato, p.ej. el 22, se han indicado simbólicamente mediante un
cuadrado o un círculo diferentes grupos de componentes, estando
estos componentes de ambos grupos implantados para cada aparato 22.
Tal como se ha descrito, de cada aparato 22 salen un canal cuántico
4.1, 4.2 ó 4.3 así como un canal público 5.1, 5.2 ó 5.3.
En comparación con esto se ha modificado el nudo
de red 21 conforme a la Figura parcial 4B de la Figura 4 por cuanto
se ha sacado de los distintos aparatos, p.ej. 23 un grupo de
componentes (indicado mediante el símbolo de un círculo) para
formar así un módulo de nudo 24, que actúa como modulo central para
todos los aparatos individuales descentralizados, denominado en lo
sucesivo módulos de canal cuántico 23. Desde estos últimos módulos
de canal cuántico 23 sale ahora respectivamente un solo canal
cuántico 4.1, 4.2 ó 4.3, mientras que del módulo de nudo 24 sale un
canal público 5 a través del cual se pueden alcanzar los módulos de
nudo 24 de todos los demás nudos 21 de la red de criptografía
cuántica 20. Este canal público se realiza mediante una red de
comunicaciones digital convencional (p.ej. Internet), donde para los
efectos de la presente invención es indiferente la tecnología o
topologías que se empleen en particular para esta red.
En la Figura 5 se muestra un aparato de esta
clase modificado descentralizado reducido en cuanto a sus
implantaciones, es decir un módulo de canal cuántico 23. Ahí se
puede ver que este módulo de canal cuántico 23, visto en comparación
con la Figura 2, solamente contiene los componentes de óptica
cuántica 11 y el componente procesador de protocolo 12. En la
Figura 5 se han indicado además y en correspondencia con la Figura
2, los siguientes flujos de datos: A - Información cuántica; B -
Clave bruta (información correlacionada); C - Secretos (claves)
simétricos; y D - Noticia de protocolo. Este módulo de canal
cuántico 23 corresponde por lo tanto a un aparato ALICE o BOB, pero
en el que los restantes componentes, en particular el componente de
administración de claves, el componente de criptografía y el
componente excitador para el canal público están previstos ahora
centralizados para todos estos módulos de canal cuántico 23 (o
según Figura 6: 23.1, 23.2...).
Esto resulta de la representación de la Figura
6, donde se muestra el módulo de nudo común centralizado 24 en
correspondencia con varios, p.ej. dos, módulos de canal cuántico
23.1, 23.2.
Las conexiones modificadas de la red de
criptografía cuántica, es decir los módulos de canal cuántico 23.1,
23.2 etc., que no contienen ni un componente de administración de
claves para los secretos simétricos generados ni un componente de
criptografía para procedimientos criptográficos simétricos ni un
componente excitador para el canal de datos clásico 5, están
conectadas al módulo de nudo de la red 24 a través de los interfaces
25, 26. A través del interfaz 25 (el "interfaz clave"), las
conexiones de red de criptografía cuántica modificada o módulos 23
suministran los secretos simétricos generados y distribuidos o
claves C al módulo centralizado de administración de claves 13 del
módulo de nudo de la red 24. Las conexiones modificadas de red de
criptografía cuántica o módulos 23 tienen además acceso, a través
del interfaz 26 ("el interfaz de noticias de protocolo") de
escritura y lectura, al canal de datos clásico común 5 del nudo de
red 21, que sirviéndose del componente de criptografía centralizado
14 y las claves facilitadas por el componente de criptografía
centralizado 14 facilita según necesidad uno de los siguientes
modos de transmisión:
- -
- Transmisión no codificada con autentificación de noticias (con seguridad teórica de información)
- -
- Transmisión codificada de noticias (con seguridad teórica de información demostrable del código de flujo - uno)
- -
- Time Pad; véase p.ej. el artículo mencionado inicialmente de Gisin et al.)
- -
- Transmisión codificada con autentificación de noticias (ambos con seguridad teórica de la información)
- -
- Transmisión sin codificar.
El manejo simultáneo de los módulos de enlace 23
por medio del módulo de nudo centralizado 24 se garantiza p.ej.
mediante la ejecución sucesiva o dentado usual en sistemas
informáticos de cometidos a realizar en paralelo (multiplexado de
tiempo).
Esta concepción de un módulo de nudo
centralizado 24 para un nudo de red 21 permite la implantación de un
componente de red centralizado 27 en el módulo de nudo 24, el cual,
dado que tiene igualmente acceso al canal clásico común 5 (con
todos los modos de transmisión citados), puede intercambiar con
seguridad teórica de la información con nudos de red contiguos 21
con los componentes de la red noticias de protocolo de red D'
confidenciales y no falsificadas. Con la expresión "nudos
contiguos" no se quiere decir necesariamente nudos de la red que
compartan una comunicación de red criptografía cuántica modificada
sino más bien nudos que compartan secretos (claves), es decir cuyos
módulos de nudo de red 24 guardan en los componentes de
administración de claves 13 unos secretos (claves) idénticos. Con
este mecanismo se pueden implantar las siguientes funcionalidades
de la red:
- -
- Transmisión ("retransmisión") de secretos (claves) C del componente centralizado de administración de claves 13 de un nudo de red 21 al componente de administración de claves 13 de un nudo de red contiguo (en el sentido antes explicado). Con este mecanismo se pueden distribuir secretos (claves) C entre nudos cualesquiera 21 de la red 20, y por lo tanto superar la limitación de distancia de la criptografía cuántica.
- -
- Retransmisión para compensación de cargas (inglés: load balanced routing) de claves para compensar cuellos de botella en la red 20.
- -
- Retransmisión de claves C a través de conexiones alternativas cuando han fallado determinadas comunicaciones.
- -
- Distribución de secretos iniciales para conexiones de red de criptografía cuántica modificadas de nuevo empleo en la estructura de la red entre dos nudos de red que ya están conectados entre sí a través de otra vía (en el sentido teórico gráfico).
Claims (5)
1. Dispositivo de nudo (21) para una red (20)
con conexiones (1) de criptografía cuántica con canales cuánticos
(4) y canales públicos (5), cuyo dispositivo de nudo presenta medios
de óptica cuántica (11) para la conexión con los respectivos
canales cuánticos, para la generación por criptografía cuántica de
secretos o claves, medios (13) para la administración de secretos o
claves simétricos, medios de criptografía (14) para generar
criptogramas y medios de excitación (15) unidos a aquellos para su
transmisión a través de un canal público, caracterizado
porque el medio (13) para la administración de secretos o claves
simétricos y los medios de criptografía y de excitación (14, 15)
están reunidos en un módulo de nudo común (24) como componentes
centralizados (13, 14, 15) para varias conexiones de canales
cuánticos, mientras que los medios de óptica cuántica (11) están
previstos de modo independiente en módulos descentralizados (23)
para varias conexiones de canal cuántico.
2. Dispositivo de nudo según la reivindicación
1, caracterizado porque el módulo de nudo común (24) contiene
como componente centralizado adicional un componente de red (27) en
conexión con el componente de administración (13) y el componente
de criptografía (14).
3. Dispositivo de nudo según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque los módulos de canal cuántico (23)
tienen asignados respectivamente un componente procesador de
protocolo independiente (12).
4. Módulo de nudo (24) para un dispositivo de
nudo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
por un componente de administración centralizado (13) para la
administración de secretos o claves, un componente de criptografía
centralizado (14) conectado con aquél y un componente excitador
independiente (15) para la utilización conjunta por parte de varios
módulos de canal cuántico descentralizados (23).
5. Módulo de nudo según la reivindicación 4,
caracterizado por un componente de red centralizado (29) en
combinación con el componente de administración (13) y el
componente de criptografía (14).
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