پژوهشگر آمریکایی آسیب‌پذیری مهمی را در ماهواره کوانتومی چین افشا کرد

0 16
کشف یک آسیب‌پذیری بزرگ در ماهواره کوانتومی چین، بار دیگر این سوال را مطرح کرده که آیا ارتباطات مبتنی بر فیزیک کوانتومی به ادعای مطرح شده نفوذناپذیر هستند یا خیر. طبق یافته‌های اخیر، اولین ماهواره ارتباطی کوانتومی در جهان، به دلیل عدم تطابق زمان‌بندی‌ها آسیب‌پذیر بوده و هکرها قادر به رهگیری پیام‌های رمزگذاری شده از طریق لیزرها هستند؛ این موضوع، نگرانی‌ها را در مورد امنیت ارتباطات کوانتومی افزایش داده است.

شکاف در فناوری‌های نوین در میدان‌های امنیتی

الکساندر میلر (Alexander Miller)، محقق در زمینه ارتباطات کوانتومی، نقص عملکردی در ماهواره میکیوس (Micius)، اولین ماهواره ارتباطات کوانتومی جهان که چین در سال ۲۰۱۶ به فضا پرتاب کرد، را کشف کرده است؛ این نقص در داده‌های جمع‌آوری شده بین سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲ مشاهده شده که به نظر می‌رسد این نقص مربوط به تاخیرهای جزئی در لیزرهای داخلی ماهواره است که می‌تواند منجر به آسیب‌پذیری در برابر حملات هکری شود.
شکاف در فناوری‌های نوین در میدان‌های امنیتی
شکاف در فناوری‌های امنیتی ماهواره کوانتومی چین

این کشف زمانی توجه‌ها را جلب کرد که به گفته میلر، در شرایط خاص، یک مهاجم با تجهیزات بسیار حساس قادر خواهد بود که میان سیگنال‌های واقعی و سیگنال‌های فریب‌دهنده تمایز قائل شود.

طبق اطلاعات موجود، میکیوس وظیفه دارد کلیدهای رمزگذاری را از فضا به یک ایستگاه زمینی منتقل کند؛ این انتقال با استفاده از فوتون‌های منفرد و فناوری توزیع کلید کوانتومی (QKD) انجام می‌شود. QKD با استفاده از قوانین فیزیک کوانتومی، یک روش امنیتی نظری غیرقابل نفوذ است. هرگونه استراق سمع، حالت فوتون‌ها را مختل می‌کند و حضور مهاجم را آشکار می‌سازد. یکی از کاربردهای توسعه‌یافته QKD، برقراری ارتباط امن بین چندین کاربر در یک شبکه کوانتومی است.

اقدام دفاعی برای افزایش امنیت در سامانه‌های مبتنی بر فوتون

با این حال، برای جلوگیری از سواستفاده احتمالی از پدیده‌ای موسوم به «تولید هم‌زمان چند فوتون»، الگویی به‌نام پروتکل «حالت فریب» طراحی شده است. در این روش، سیگنال‌های جعلی (Decoy) نیز همراه با سیگنال‌های اصلی ارسال می‌شوند تا از رهگیری کلیدها جلوگیری شود.

اقدام دفاعی برای افزایش امنیت در سامانه‌های مبتنی بر فوتون
اقدام دفاعی برای افزایش امنیت در سامانه‌های مبتنی بر فوتون

یافته‌های میلر نشان می‌دهد که تاخیرهای زمانی بسیار کوچک بین پالس‌های لیزر، در حدود ۱۰۰ تا ۳۰۰ پیکوثانیه، می‌توانند به‌طور ناخواسته اطلاعاتی را در اختیار یک مهاجم قرار دهند. این تفاوت زمانی ناچیز به یک مهاجم ماهر اجازه می‌دهد تا سیگنال واقعی را از سیگنال جعلی با ۹۸.۷ درصد دقت تشخیص دهد. این یافته‌ها اهمیت زمان‌بندی دقیق در سامانه‌های امنیتی مبتنی بر لیزر را نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که حتی کوچک‌ترین نقص‌ها در این زمینه می‌تواند منجر به آسیب‌پذیری‌های جدی شود.

میلر در مقاله‌ای که اخیرا منتشر کرده، اظهار می‌دارد: «در طراحی پروتکل‌های امنیتی کوانتومی، فرض بر این است که شدت پالس‌ها در زمان انتقال مشخص نیست، اما در صورت وجود چنین نشتی‌های زمانی، این فرض نقض می‌شود و راه برای حمله‌های جانبی هموار می‌گردد.» این حمله از نوع «کانال جانبی» است.

حملات کانال جانبی، حملاتی هستند که به جای شکستن الگوریتم رمزنگاری، با تجزیه و تحلیل رفتار فیزیکی سامانه‌ به اطلاعات دست می‌یابند؛ این حملات از طریق اندازه‌گیری داده‌های جانبی مانند زمان اجرا، مصرف انرژی یا انتشار امواج الکترومغناطیسی، اطلاعات حساس را استخراج می‌کنند؛ این نوع حملات در عمل بسیار قدرتمند هستند و می‌توانند برای به دست آوردن اطلاعات محرمانه مورد استفاده قرار گیرند.

وی این شرایط را با قفل ترکیبی مقایسه می‌کند: «قفل ممکن است ایده‌آل باشد، اما اگر کسی بتواند از صدای کلیک‌ها هنگام چرخاندن دسته قفل بهره بگیرد، امنیت زیر سوال می‌رود.» بر این اساس، میلر در کنار انتقادها، پیشنهادهایی نیز برای بهبود ارائه داده است، از جمله راهکارهای وی می‌توان به استفاده از تنها یک لیزر به‌جای چندین لیزر، بهبود هماهنگی زمانی بین پالس‌ها و طراحی سامانه‌هایی برای تنظیم دقیق دما، جریان و تاخیرهای زمانی از ایستگاه زمینی اشاره کرد.

میلر تصریح می‌کند: «بررسی‌های دقیق پیش از پرتاب ماهواره باید به یک الزام بدل شود؛ همچنین باید امکان اعمال دستورات تنظیمی از زمین برای مقابله با اختلالات فیزیکی در نظر گرفته شود.»

با وجود این انتقادها، میلر تاکید می‌کند: «این کشف به‌معنای بی‌اعتباری علم ارتباطات کوانتومی نیست، بلکه به محدودیت‌های اجرای آن در دنیای واقعی اشاره دارد؛ به‌بیان دیگر، زیرساخت‌های فنی فعلی هنوز نتوانسته‌اند امنیت نظری این فناوری را به‌طور کامل محقق کنند.»

ماهواره میکیوس توانسته ارتباطات امنی را با کشورهای دیگر، از جمله روسیه برقرار کند. با توجه به این کاربرد گسترده، حساسیت‌های امنیتی آن افزایش یافته و نیاز به بازبینی و بهبود در طراحی‌های آینده دوچندان شده است. چین در نظر دارد تا سال ۲۰۲۷ یک سرویس جهانی ارتباطات کوانتومی راه‌اندازی کند که از ماهواره‌های کوانتومی برای برقراری ارتباطات امن بین کشورهای عضو بریکس استفاده خواهد کرد.

منبع itna
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=94801
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها