Много тайн скрывалось в коридорах французских замков в XVII веке. И это очень поспособствовало появлению криптографической системы, которая впоследствии стала называться «Великим шифром». Она стала секретным оружием французского монарха Людовика XIV.
Антуан Россиньоль, криптолог, привлекший внимание главного министра Людовика XIII, кардинала Ришелье, когда он взломал шифр гугенотов. Портрет работы Шарля Перро.
Братья Россиньоль, назначенные королевскими криптографами Людовика XIV в XVII веке, происходили из семьи, славившейся выдающимися навыками в области криптографии. Семья впервые привлекла внимание королевского двора, когда молодой математик по имени Россиньоль смог расшифровать шифр гугенотов во время осады Реальмона в 1626 году, что способствовало их капитуляции.
Это достижение не осталось незамеченным главным министром Людовика XIII, кардиналом Ришелье, который осознавал важность криптологов для дипломатических и разведывательных задач. Говорят, что на смертном одре Людовик XIII отметил, что Россиньоль«крайне необходим для блага государства».
В эпоху правления Людовика XIV Антуан Россиньоль и его сын Бонавентюр продолжили заниматься криптологией. Часто работая в соседней с королевским кабинетом комнате в Версале, они создали легендарный Великий шифр Людовика XIV.
Один из многих номенклатурных кодов, используемых для кодирования Великого шифра.
Это не только обеспечивало им значительное влияние, но и позволило управлять так называемым «Черным кабинетом» – знаменитой «Черной палатой» Франции, ставшей международным синонимом для обозначения любого шифровального бюро.
В великом шифре использовались уникальные сочетания гомофонных (где один звук может обозначаться несколькими символами) и полиграфических (несколько символов для одной буквы) методов, что придавало ему исключительную сложность. Вместо привычных букв шифр использовал разнообразные символы и фигуры для обозначения различных звуков, что значительно увеличивало уровень сложности. Благодаря этому тщательному подходу код оказался практически неразрешимым для криптоаналитиков.
Идея Великого шифра заключалась в защите важных дипломатических и военных сообщений от вездесущих шпионов и врагов.
Шифр оказался настолько сложным, что его разгадка стала настоящим испытанием для многих криптографов последующих веков.
На протяжении многих веков Великий шифр оставался загадкой для большинства криптографов, вводя в заблуждение даже самых опытных специалистов. Однако ситуация изменилась в конце XIX столетия, когда французский военный Этьен Базери, увлеченный криптографией, решил им заняться.
Три года напряженной работы привели Базери к успеху: он смог взломать Великий шифр в начале 1890-х годов, раскрыв его сложную структуру. Это достижение стало важным этапом в развитии криптографии.
Разгадка Великого шифра позволила получить доступ к секретам французских королей, дипломатов и полководцев. Перехваченные сообщения помогли лучше понять политическую обстановку Европы того времени и осветить запутанные взаимоотношения европейских государств.
Базовой задачей криптографии является шифрование данных и аутентификация отправителя. Это легко выполнить, если как отправитель, так и получатель имеют псевдослучайные последовательности бит, называемые ключами. Перед началом обмена каждый из участников должен получить ключ, причем эту процедуру следует выполнить с наивысшим уровнем конфиденциальности, так чтобы никакая третья сторона не могла получить доступ даже к части этой информации. Задача безопасной пересылки ключей может быть решена с помощью квантовой рассылки ключей QKD (Quantum Key Distribution). Надежность метода держится на нерушимости законов квантовой механики. Злоумышленник не может отвести часть сигнала с передающей линии, так как нельзя поделить электромагнитный квант на части. Любая попытка злоумышленника вмешаться в процесс передачи вызовет непомерно высокий уровень ошибок. Степень надежности в данной методике выше, чем в случае применения алгоритмов с парными ключами (например, RSA). Здесь ключ может генерироваться во время передачи по совершенно открытому оптическому каналу. Скорость передачи данных при этой технике не высока, но для передачи ключа она и не нужна. По существу квантовая криптография может заменить алгоритм Диффи-Хелмана, который в настоящее время часто используется для пересылки секретных ключей шифрования по каналам связи.
Первый протокол квантовой криптографии (BB84) был предложен и опубликован в 1984 году Беннетом и Брассардом. Позднее идея была развита Экертом в 1991 году. В основе метода квантовой криптографии лежит наблюдение квантовых состояний фотонов. Отправитель задает эти состояния, а получатель их регистрирует. Здесь используется квантовый принцип неопределенности, когда две квантовые величины не могут быть измерены одновременно с требуемой точностью. Так поляризация фотонов может быть ортогональной диагональной или циркулярной. Измерение одного вида поляризации рэндомизует другую составляющую. Таким образом, если отправитель и получатель не договорились между собой, какой вид поляризации брать за основу, получатель может разрушить посланный отправителем сигнал, не получив никакой полезной информации.
Отправитель кодирует отправляемые данные, задавая определенные квантовые состояния, получатель регистрирует эти состояния. Затем получатель и отправитель совместно обсуждают результаты наблюдений. В конечном итоге со сколь угодно высокой достоверностью можно быть уверенным, что переданная и принятая кодовые последовательности тождественны. Обсуждение результатов касается ошибок, внесенных шумами или злоумышленником, и ни в малейшей мере не раскрывает содержимого переданного сообщения. Может обсуждаться четность сообщения, но не отдельные биты. При передаче данных контролируется поляризация фотонов. Поляризация может быть ортогональной (горизонтальной или вертикальной), циркулярной (левой или правой) и диагональной (45 или 1350).
В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер. Свет фильтруется, поляризуется и формируется в виде коротких импульсов малой интенсивности. Поляризация каждого импульса модулируется отправителем произвольным образом в соответствии с одним из четырех перечисленных состояний (горизонтальная, вертикальная, лево- или право-циркулярная).
Получатель измеряет поляризацию фотонов, используя произвольную последовательность базовых состояний (ортогональная или циркулярная). Получатель открыто сообщает отправителю, какую последовательность базовых состояний он использовал. Отправитель открыто уведомляет получателя о том, какие базовые состояния использованы корректно. Все измерения, выполненные при неверных базовых состояниях, отбрасываются. Измерения интерпретируются согласно двоичной схеме: лево-циркулярная поляризация или горизонтальная - 0, право-циркулярная или вертикальная - 1. Реализация протокола осложняется присутствием шума, который может вызвать ошибки. Вносимые ошибки могут быть обнаружены и устранены с помощью подсчета четности, при этом один бит из каждого блока отбрасывается. Беннет в 1991 году предложил следующий протокол.
Отправитель и получатель договариваются о произвольной перестановке битов в строках, чтобы сделать положения ошибок случайными.
Строки делятся на блоки размера k (k выбирается так, чтобы вероятность ошибки в блоке была мала).
Для каждого блока отправитель и получатель вычисляют и открыто оповещают друг друга о полученных результатах. Последний бит каждого блока удаляется.
Для каждого блока, где четность оказалась разной, получатель и отправитель производят итерационный поиск и исправление неверных битов.
Чтобы исключить кратные ошибки, которые могут быть не замечены, операции пунктов 1-4 повторяются для большего значения k.
Для того чтобы определить, остались или нет необнаруженные ошибки, получатель и отправитель повторяют псевдослучайные проверки:
Получатель и отправитель открыто объявляют о случайном перемешивании позиций половины бит в их строках.
Получатель и отправитель открыто сравнивают четности. Если строки отличаются, четности должны не совпадать с вероятностью 1/2.
Если имеет место отличие, получатель и отправитель, использует двоичный поиск и удаление неверных битов.
Если отличий нет, после m итераций получатель и отправитель получают идентичные строки с вероятностью ошибки 2-m.
Схема реализация однонаправленного канала с квантовым шифрованием показана на рис. .1. Передающая сторона находится слева, а принимающая - справа. Ячейки Покеля служат для импульсной вариации поляризации потока квантов передатчиком и для анализа импульсов поляризации приемником. Передатчик может формировать одно из четырех состояний поляризации (0, 45, 90 и 135 градусов). Собственно передаваемые данные поступают в виде управляющих сигналов на эти ячейки. В качестве канала передачи данных может использоваться оптическое волокно. В качестве первичного источника света можно использовать и лазер.
Рис. .1. Практическая схема реализации идеи квантовой криптографии
На принимающей стороне после ячейки Покеля ставится кальцитовая призма, которая расщепляет пучок на два фотодетектора (ФЭУ), измеряющие две ортогональные составляющие поляризации. При формировании передаваемых импульсов квантов приходится решать проблему их интенсивности. Если квантов в импульсе 1000, есть вероятность того, что 100 квантов по пути будет отведено злоумышленником на свой приемник. Анализируя позднее открытые переговоры между передающей и принимающей стороной, он может получить нужную ему информацию. В идеале число квантов в импульсе должно быть около одного. Здесь любая попытка отвода части квантов злоумышленником приведет к существенному росту числа ошибок у принимающей стороны. В этом случае принятые данные должны быть отброшены и попытка передачи повторена. Но, делая канал более устойчивым к перехвату, мы в этом случае сталкиваемся с проблемой "темнового" шума (выдача сигнала в отсутствии фотонов на входе) приемника (ведь мы вынуждены повышать его чувствительность). Для того чтобы обеспечить надежную транспортировку данных логическому нулю и единице могут соответствовать определенные последовательности состояний, допускающие коррекцию одинарных и даже кратных ошибок.
Дальнейшего улучшения надежности криптосистемы можно достичь, используя эффект EPR (Binstein-Podolsky-Rosen). Эффект EPR возникает, когда сферически симметричный атом излучает два фотона в противоположных направлениях в сторону двух наблюдателей. Фотоны излучаются с неопределенной поляризацией, но в силу симметрии их поляризации всегда противоположны. Важной особенностью этого эффекта является то, что поляризация фотонов становится известной только после измерения. На основе EPR Экерт предложил крипто-схему, которая гарантирует безопасность пересылки и хранения ключа. Отправитель генерирует некоторое количество EPR фотонных пар. Один фотон из каждой пары он оставляет для себя, второй посылает своему партнеру. При этом, если эффективность регистрации близка к единице, при получении отправителем значения поляризации 1, его партнер зарегистрирует значение 0 и наоборот. Ясно, что таким образом партнеры всякий раз, когда требуется, могут получить идентичные псевдослучайные кодовые последовательности. Практически реализация данной схемы проблематична из-за низкой эффективности регистрации и измерения поляризации одиночного фотона.
Неэффективность регистрации является платой за секретность. Следует учитывать, что при работе в однофотонном режиме возникают чисто квантовые эффекты. При горизонтальной поляризации (H) и использовании вертикального поляризатора (V) результат очевиден - фотон не будет зарегистрирован. При 450 поляризации фотона и вертикальном поляризаторе (V) вероятность регистрации 50%. Именно это обстоятельство и используется в квантовой криптографии. Результаты анализа при передаче двоичных разрядов представлены в таблице .1. Здесь предполагается, что для передатчика логическому нулю соответствует поляризация V, а единице - +450, для принимающей стороны логическому нулю соответствует поляризация -450, а единице - Н.
Понятно, что в первой и четвертой колонке поляризации передачи и приеме ортогональны и результат детектирования будет отсутствовать. В колонках 2 и 3 коды двоичных разрядов совпадают и поляризации не ортогональны. По этой причине с вероятностью 50% может быть позитивный результат в любом из этих случаев (и даже в обоих). В таблице предполагается, что успешное детектирование фотона происходит для случая колонки 3. Именно этот бит становится первым битом общего секретного ключа передатчика и приемника.
Однофотонные состояния поляризации более удобны для передачи данных на большие расстояния по оптическим кабелям. Такого рода схема показана на рис. .2 (алгоритм В92; R. J. Hughes, G. G. Luther, G. L. Morgan, C. G. Peterson and C. Simmons, "Quantum cryptography over optical fibers", Uni. of California, Physics Division, LANL, Los Alamos, NM 87545, USA).
Рис. .2. Реализация алгоритма B92
В алгоритме В92 приемник и передатчик создают систему, базирующуюся на интерферометрах Маха-Цендера. Отправитель определяет углы фазового сдвига, соответствующие логическому нулю и единице (F A=p/2), а приемник задает свои фазовые сдвиги для логического нуля (F B=3p/2) и единицы (F B=p). В данном контексте изменение фазы 2p соответствует изменению длины пути на одну длину волны используемого излучения.
Хотя фотоны ведут себя при детектировании как частицы, они распространяются как волны. Вероятность того, что фотон, посланный отправителем, будет детектирован получателем равна
PD = cos2{(F A - F B)/2} [1]
и характеризует интерференцию амплитуд волн, распространяющихся по верхнему и нижнему путям (см. рис. .2). Вероятность регистрации будет варьироваться от 1 (при нулевой разности фаз) до нуля. Здесь предполагается, что отправитель и получатель используют фазовые сдвиги (F A, F B) = (0, 3 p/2) для нулевых бит и (F A, F B) = (p/2, p) для единичных битов (для алгоритма ВВ84 используются другие предположения).
Для регистрации одиночных фотонов, помимо ФЭУ, могут использоваться твердотельные лавинные фотодиоды (германиевые и InGaAs). Для понижения уровня шума их следует охлаждать. Эффективность регистрации одиночных фотонов лежит в диапазоне 10-40%. При этом следует учитывать также довольно высокое поглощение света оптическим волокном (~0,3-3ДБ/км). Схема интерферометра с двумя волокнами достаточно нестабильна из-за разных свойств транспортных волокон и может успешно работать только при малых расстояниях. Лучших характеристик можно достичь, мультиплексируя оба пути фотонов в одно волокно [7] (см. рис. .3).
Рис. .3. Интерферометр с одним транспортным волокном
В этом варианте отправитель и получатель имеют идентичные неравноплечие интерферометры Маха-Цендера (красным цветом отмечены зеркала). Разность фаз длинного и короткого путей DT много больше времени когерентности светового источника. По этой причине интерференции в пределах малых интерферометров не происходит (Б). Но на выходе интерферометра получателя она возможна (В). Вероятность того, что фотонные амплитуды сложатся (центральный пик выходного сигнала интерферометра В) равна
P = (1/8)[1 + cos(FA - FB)] [2]
Следует заметить, что эта амплитуда сигнала в четыре раза меньше чем в случае, показанном на рис .2. Разветвители пучка (полупрозрачные зеркала) могут быть заменены на оптоволоконные объединители (coupler). Практические измерения для транспортного кабеля длиной 14 км показали эффективность генерации бита ключа на уровне 2,2 10-3 при частоте ошибок (BER) около 1,2%.
Помимо своих широко известных и благоприятных для бизнеса следствий, закон Мура несет в себе также и предсказуемый конец: нанотехнологии, подходя к атомному пределу, неизбежно столкнутся с квантовыми свойствами материи, с которыми современная ИТ-индустрия еще не научилась работать. Это будет означать радикальную трансформацию современной вычислительной парадигмы, основанной на известном поведении сигнала, четко определяемом состоянии носителя этого сигнала, повторяемых и проверяемых цепочках причин и следствий. Из всех квантовых информационных технологий, которые должны прийти на смену существующим, ближе всего к созданию приложений, пригодных для использования в реальной жизни, подошла квантовая криптография.
Природа секретности квантового канала
Технология квантовой криптографии опирается на принципиальную неопределенность поведения квантовой системы – невозможно одновременно получить координаты и импульс частицы, невозможно измерить один параметр фотона, не исказив другой. Это фундаментальное свойство природы в физике известно как принцип неопределенности Гейзенберга, сформулированный в 1927 г.
Согласно этому принципу, попытка измерения взаимосвязанных параметров в квантовой системе вносит в нее нарушения, и полученная в результате такого измерения информация определяется принимаемой стороной как дезинформация.
Если пытаться что-то сделать с фотоном – измерить поляризацию (т. е. направление вращения) или длину волны (т. е. цвет), то его состояние изменится.
Две квантовые величины не могут быть измерены одновременно с требуемой точностью, и измерение одного вида поляризации рандомизует другую составляющую. Если отправитель и получатель не договорились между собой, какой вид поляризации брать за основу, получатель может разрушить посланный отправителем сигнал, не получив никакой полезной информации.
Благодаря этому возможно построение каналов передачи данных, защищенных от подслушивания: получатель всегда сможет определить, не перехвачена ли информация, и при положительном ответе повторить передачу с другим ключом.
Отправитель кодирует отправляемые данные, задавая определенные квантовые состояния, а получатель регистрирует эти состояния. Затем получатель и отправитель совместно обсуждают результаты наблюдений. В итоге можно быть уверенным, что переданная и принятая кодовые последовательности тождественны. Обсуждение результатов касается ошибок, внесенных шумами или злоумышленником, и ни в малейшей мере не раскрывает содержимого сообщения. Может обсуждаться четность сообщения, но не отдельные биты. При передаче данных контролируется поляризация фотонов.
Рождение идеи
В 1984 г. Чарльз Беннет из IBM и Жиль Брассар из Монреальского университета предположили, что фотоны могут быть использованы в криптографии для получения фундаментально защищенного канала. Для представления нулей и единиц они решили взять фотоны, поляризованные в различных направлениях, и предложили простую схему квантового распределения ключей шифрования, названную ими ВВ84. Позднее, в 1991 г. идея была развита Экертом. Эта схема использует квантовый канал, по которому участники защищенного сеанса связи (традиционно называемые у шифровальщиков Алиса и Боб) обмениваются сообщениями, передавая их в виде поляризованных фотонов.
Импульс горизонтально поляризованных фотонов проходит через горизонтальный поляризационный фильтр. Если поворачивать фильтр, то поток пропускаемых фотонов будет уменьшаться до тех пор, пока при повороте на 90 градусов ни один фотон из горизонтально поляризованного импульса не сможет проскочить фильтр. При повороте фильтра на 45 градусов он пропустит горизонтально поляризованный фотон с вероятностью 50%.
Таким образом, измерить поляризацию света можно лишь тогда, когда заранее известно, в какой системе он был поляризован. Если известно, что свет поляризован либо вертикально, либо горизонтально, то пропустив его через горизонтальный фильтр, мы узнаем по результату, была ли поляризация 0 или 90 градусов. Если поляризация была диагональная, а фильтр мы поставили горизонтальный, то по результату невозможно сказать, был ли свет поляризован на +45 или –45 градусов.
Поэтому канал, образованный потоком световых импульсов, невозможно подслушать – неправильно поставленный фильтр разрушает канал.
Алгоритм генерации секретного ключа
Алиса и Боб секретничают. Алиса посылает Бобу последовательность фотонных импульсов. Каждый из импульсов случайным образом поляризован в одном из четырех направлений: | – \ /. Например, Алиса посылает: | \ / – \ – |.
Боб настраивает свой детектор произвольным образом на измерение серии либо диагонально, либо ортогонально поляризованных импульсов (мерить одновременно и те и другие нельзя): X X + X X + +.
Алгоритм формирования ключа
В тех случаях, где Боб угадал поляризацию, он получит правильный результат (такую же поляризацию, какую посылала Алиса). В остальных случаях результат будет случайным.
Боб и Алиса по открытому каналу сообщают друг другу использованные типы поляризаций (диагональная или ортогональная). Оставляют только правильно измеренные.
В нашем примере Боб угадал поляризацию 2-го, 5-го, 6-го и 7-го импульсов. Таким образом, остаются: \ \ – |.
По заранее оговоренным условиям эти результаты превращаются в последовательность битов (например, 0 и 45 принимаются за единицу, 90 и -45 – за ноль).
Перехват сообщения-ключа Боб и Алиса могут обнаружить посредством контроля ошибок, сверив случайно выбранные из сообщения биты. Несовпадения указывают на перехват сообщения, тогда ключ изменяется, т. е. передается повторно.
Если расхождений нет, то биты, использованные для сравнения, отбрасываются, ключ принимается. С вероятностью 2–k (где k – число сравненных битов) канал не прослушивался.
Первая реализация
В 1989 г. все те же Беннет и Брассар в Исследовательском центре IBM построили первую работающую квантово-криптографическую систему. Она состояла из квантового канала, содержащего передатчик Алисы на одном конце и приемник Боба на другом, размещенные на оптической скамье длиной около метра в светонепроницаемом полутораметровом кожухе размером 0,5х0,5 м. Собственно квантовый канал представлял собой свободный воздушный канал длиной около 32 см. Макет управлялся от персонального компьютера, который содержал программное представление пользователей Алисы и Боба, а также злоумышленника.
В 1989 г. передача сообщения посредством потока фотонов через воздушную среду на расстояние 32 см с компьютера на компьютер завершилась успешно. Основная проблема при увеличении расстояния между приемником и передатчиком – сохранение поляризации фотонов. На этом основана достоверность способа.
Состояние работ
Активные исследования в области квантовой криптографии ведут IBM, GAP-Optique, Mitsubishi, Toshiba, Национальная лаборатория в Лос-Аламосе, Калифорнийский технологический институт, молодая компания MagiQ и холдинг QinetiQ, поддерживаемый британским министерством обороны.
Квантовая криптография как сегмент рынка только начинает формироваться, и здесь пока на равных могут играть и мировые компьютерные корпорации, и небольшие начинающие компании.
В IBM продолжаются фундаментальные исследования в области квантовых вычислений, начатые группой Чарльза Беннетта. Ими занимается принадлежащая корпорации лаборатория Almaden Research Center. О практических достижениях IBM в квантовой криптографии известно немногое – эти работы мало рекламируются.
Исследователям из Лос-Аламоса удалось передать фотонный ключ по оптоволокну на расстояние 48 км со скоростью в несколько десятков килобайтов в секунду. Этого достаточно, чтобы соединить между собой отделения банка или правительственные учреждения.
Созданная при участии Женевского университета компания GAP Optique под руководством Николаса Гисина совмещает теоретические исследования с практической деятельностью. Специалистам этой фирмы удалось передать ключ на расстояние 67 км из Женевы в Лозанну с помощью почти промышленного образца аппаратуры. Этот рекорд был побит корпорацией Mitsubishi Electric, передавшей квантовый ключ на расстояние 87 км, правда, на скорости в один байт в секунду.
Исследования в области квантовой криптографии ведутся и в европейском исследовательском центре Toshiba Research Europe Limited (TREL), расположенном в Кембридже (Великобритания). Отчасти они спонсируются английским правительством; в них участвуют сотрудники Кембриджского университета и Империал-колледжа в Лондоне. Сейчас они могут передавать фотоны на расстояние до 100 км. Таким образом, технология может использоваться только в пределах одного города. Есть надежда, что вскоре будут выпущены коммерческие продукты.
Два года назад доктор Эндрю Шилдс и его коллеги из TREL и Кембриджского университета создали диод, способный испускать единичные фотоны. В основе нового светодиода лежит "квантовая точка" – миниатюрный кусочек полупроводникового материала диаметром 15 нм и толщиной 5 нм, который может при подаче на него тока захватывать лишь по одной паре электронов и дырок. Рекомбинация одного электрона с одной дыркой приводит к испусканию фотона. При этом ток, подаваемый на "квантовую точку" подбирается так, чтобы в рекомбинации участвовала только одна пара электрон – дырка. Но даже если новый светодиод испустит два фотона, они будут характеризоваться разной длиной волны, что позволяет отсечь лишнюю частицу при помощи фильтра. Обычные светодиоды и лазеры испускают фотоны группами, что теоретически дает возможность доступа к определению характеристик отдельных фотонов, в то время как другие фотоны продолжат свой путь в неизменном виде.
Чтобы обойти трудность, связанную с созданием источников отдельных фотонов, Фредерик Гроссан из Института оптики в Орсэ (Франция) разработал методику, позволяющую шифровать сообщения с помощью импульсов, состоящих из нескольких сот фотонов. На ее безопасность не влияет даже ослабление сигнала на больших расстояниях. Гроссан отказался от отдельных квантов света и предложил усреднять значения амплитуды и фазы электрического поля группы фотонов. Как и поляризация отдельного фотона, эти переменные связаны друг с другом принципом неопределенности. Однако в отличие от поляризации фотона, принимающей одно из двух значений вдоль каждого ортогонального направления, эти переменные могут принимать непрерывный ряд значений.
Подобные исследования в квантовой криптографии ведутся одновременно несколькими группами. Но только группе Гроссана удалось продемонстрировать практические перспективы, а также создать аппаратуру и ПО для работы с квантовым ключом. При измерении непрерывного ряда значений уже не обязательно регистрировать каждый фотон. В ходе экспериментальной демонстрации удалось передать зашифрованные данные со скоростью 75 Кбит/с – при том, что более половины фотонов терялось.
Такая схема потенциально обладает намного большим быстродействием, чем схемы со счетом единичных фотонов. Это делает ее, по мнению разработчиков, весьма привлекательной для быстрой передачи секретных данных на расстояния менее 15 км. Перспективы ее использования на больших дистанциях требуют дополнительного изучения.
В исследования высокоскоростной квантовой криптографии углубилась и корпорация NEC в лице своего института NEC Research Institute. Над прототипами коммерческих систем квантовой криптографии, действующих по оптоволоконным линиям связи, работает подразделение телекоммуникационного гиганта Verizon Communications – BBN Technologies.
Команда Северо-Западного университета (США) сотрудничает с Telcordia Technologies и BBN Technologies, стараясь довести технологию до коммерческого применения. Им удалось передать зашифрованные данные по оптоволокну со скоростью 250 Мбит/с. Теперь стоит задача доказать, что схема позволяет сигналам проходить сквозь оптические усилители. В этом случае метод можно будет использовать не только в специальных оптоволоконных линиях связи между двумя точками, но и в более широких сетях. Еще эта команда работает над тем, чтобы достичь скоростей порядка 2,5 Гбит/с. Исследования Северо-Западного университета в области квантовой криптографии финансируются DARPA – оборонным ведомством США.
Министерством обороны Великобритании поддерживается исследовательская корпорация QinetiQ, активно совершенствующая технологию квантовой шифрации. Эта компания появилась на свет в результате деления британского агентства DERA (Defence Evaluation and Research Agency) в 2001 г., вобрав в себя все неядерные оборонные исследования. О своих достижениях она широкой публике пока не сообщает.
К исследованиям присоединилось и несколько молодых компаний, в том числе швейцарская Id Quantique, представившая коммерческую систему квантовой криптографии, и Magiq Technologies из Нью-Йорка, выпустившая прототип коммерческой квантовой криптотехнологии собственной разработки. MagiQ Technologies была создана в 1999 г. на средства крупных финансовых институтов. Помимо собственных сотрудников с ней взаимодействуют научные работники из целого ряда университетов США, Канады, Великобритании и Германии. Вице-президентом MagiQ является Алексей Трифонов, в 2000 г. защитивший докторскую диссертацию в Петербургском университете. Год назад Magiq получила 7 млн. долл. от нескольких инвесторов, включая основателя Amazon.com Джеффа Безоса.
В продукте Magiq средство для распределения ключей (quantum key distribution, QKD) названо Navajo – по имени индейцев Навахо, язык которых во время Второй мировой войны американцы использовали для передачи секретных сообщений, поскольку за пределами США его никто не знал. Navajo способен в реальном времени генерировать и распространять ключи средствами квантовых технологий и предназначен для обеспечения защиты от внутренних и внешних злоумышленников. Продукт Navajo находится в состоянии бета-тестирования и станет коммерчески доступным в конце года. Несколько коммуникационных компаний тестируют Navajo в своих сетях.
Интерес к квантовой криптографии со стороны коммерческих и военных организаций растет, так как эта технология гарантирует абсолютную защиту. Создатели технологий квантовой криптографии вплотную приблизились к тому, чтобы выпустить их из лабораторий на рынок. Осталось немного подождать, и уже очень скоро квантовая криптография обеспечит еще один слой безопасности для тех, у кого паранойя является привычным состоянием психики – банкиров и сотрудников спецслужб.
Криптовалютные биржи в России – платформы для обмена, покупки и продажи цифровых валют, таких как Bitcoin, Ethereum и многие другие. Предоставляют инвесторам и трейдерам доступ к глобальному крипторынку.
Несмотря на отказ некоторых платформ работать с россиянами с 2022 года, большое количество платформ еще остается доступно и, напротив, активно развивается в сторону аудитории из РФ.
Уход Binance из РФ – почему нужна альтернатива
Binance, ведущая криптовалютная биржа мира, в сентябре 2023 года объявилао продаже своего российского бизнеса и переходе пользователей на платформу CommEX, процесс которого займет до года. Это решение последовало за анонсом открытия CommEX, предлагающей новым пользователям доступ к ликвидности. Глава Binance подчеркнул стремление к обеспечению плавного перехода клиентов на новую платформу.
Причиной ухода Binance из России стали давние разногласия по поводу соблюдения санкций. Сложности в законодательном регулировании криптовалют в России также способствовали этому решению. В результате Binance полностью прекращает операции в России, закрывая все биржевые сервисы и направления без права на получение прибыли или возможности обратного выкупа долей.
Методология выбора криптобирж для рейтинга
Аспекты, которые помогут сделать обоснованный выбор:
Необходимо проверить, насколько серьезно биржа относится к защите активов пользователей. Хранение большей части средств в холодных кошельках и использование 2FA значительно повышают надежность.
Наличие Proof-of-Reserves.
Наличие широкого выбора криптовалют и торговых пар увеличивает возможности для трейдинга. А высокая ликвидность обеспечивает быстрое выполнение ордеров по оптимальным ценам.
Платформа должна быть понятной в использовании как для новичков, так и для опытных трейдеров. Это относится к процессу регистрации, верификации (KYC) и выполнения торговых операций.
Следует изучить отзывы пользователей, историю биржи на предмет взломов или проблем с безопасностью, наличие лицензий и регулирование.
Комиссии за торговлю, пополнение и вывод средств. В приоритете биржи с прозрачной структурой комиссий.
Важно, чтобы у биржи была качественная служба поддержки, способная оперативно помочь с любыми проблемами.
Наличие дополнительных инструментов и функций, таких как маржинальная торговля, стейкинг или децентрализованные финансы (DeFi).
Выбирая криптобиржу, важно провести всесторонний анализ, особенно с учетом регуляторных ограничений и санкций.
Топ криптовалютных бирж для россиян
В статье рассмотрим десять CEX криптобирж, оптимальных для России в 2024 году:
Bybit. Есть P2P с рублями. Резервы подтверждены (PoR). Рейтинг доверия CoinGecko – 10.
OKX. Есть P2P, но без российских рублей. Резервы подтверждены (PoR). Рейтинг доверия CoinGecko – 10.
BingX. Есть P2P с рублями. Резервы подтверждены (PoR). Рейтинг доверия CoinGecko – 10.
MEXC. Есть P2P с рублями. Криптовалютные резервы подтверждены (PoR). Рейтинг доверия CoinGecko – 7.
KuCoin. Есть P2P с рублями. Резервы подтверждены (PoR). Рейтинг доверия CoinGecko – 10.
Bybit предлагает пользователям из России возможность торговать широким спектром криптовалют с возможностью пополнения российскими рублями через карты и платежные системы. Платформа включает фьючерсы и спотовые торги, популярна среди опытных трейдеров. Bybit также акцентирует внимание на web3 среде и оснащена рынком p2p для гибкого обмена между пользователями.
Bybit активно развивает образовательные программы, цель которых состоит в повышении финансовой грамотности пользователей и помощь в освоении торговли. Это делает биржу привлекательным выбором не только для опытных трейдеров, но и для новичков.
Преимущества:
Возможность пополнения счета российскими рублями.
Развитая web3 среда и наличие рынка p2p для обмена между пользователями.
Образовательные программы.
Подтверждение резервов (Proof-of-Reserves).
Недостатки:
Требуется верификация KYC.
Может быть сложна в освоении для новичков из-за большого количества функций.
Возможные ограничения или блокировки со стороны регуляторов в разных странах.
OKX активно работает на российском рынке, предоставляя возможность пополнения счета через различные локальные платежные методы. На март 2024 рубли не поддерживаются, но можно использовать сторонние обменники для пополнения счета, либо пополнять в криптовалюте. Платформа известна широким ассортиментом криптовалют и продвинутыми инструментами для анализа. Предлагает стейкинг и депозитные счета, помогающие максимизировать прибыль.
OKX предлагает пользователям инновационные решения, например, торговые боты с использованием ИИ. Платформа не только предоставляет услуги для торговли и инвестирования, но и заботится о безопасности средств клиентов – поэтому ежемесячно выпускает отчет о резервах (Proof-of-Reserves).
Преимущества:
Широкий ассортимент криптовалют и продвинутые инструменты для анализа.Демо-счет.
Большой выбор DeFi инструментов.
Поддержка локальных платежных методов.
Ежемесячное предоставление отчетов о резервах.
Инновационные решения, включая торговые боты с использованием ИИ.
Возможность стейкинга и использования депозитов для максимизации прибыли.
Недостатки:
Не поддерживается прямое пополнение счета рублями.
Торговые комиссии – деривативы до 0,06 %, спот до 0,1 %
Proof-of-Reserves – да
Перейти на MEXC
MEXC делает акцент на инновационные токены и возможность участия в торгах на ранних этапах IEO для российских пользователей. Платформа поддерживает пополнение с использованием российского рубля через p2p, облегчая доступ к рынку. Кроме того, MEXC предлагает обширный выбор образовательных материалов, помогающих освоиться в мире криптовалют.
MEXC постоянно расширяет список доступных криптовалют, предлагая возможность участвовать в торгах новейшими активами. Это делает ее привлекательной площадкой для тех, кто ищет новые возможности для инвестиций. Однако нужно понимать, что для каждого нового проекта можно гарантировать перспективы роста.
Преимущества:
Акцент на инновационные токены и возможность участия в IEO.
Поддержка пополнения счета российским рублем через p2p.
Богатый выбор образовательных материалов для новичков.
Постоянное расширение списка доступных криптовалют.
Не требует верификации.
Недостатки:
Ограниченная информация о мерах безопасности и защите средств.
Нет возможности пополнения в RUB другими способами, кроме p2p.
BingX – популярная платформа социальной торговли, которая позволяет россиянам пользователям копировать сделки трейдеров, увеличивая и автоматизируя доходность. Поддерживает ввод и вывод в рублях через p2p или платежную систему AdvCash. BingX предоставляет доступ к сотням криптовалютных пар, фьючерсам и спотовому рынку.
Копитрейдинг на BingX устроен максимально удобно, предоставляя пользователям детализированные профили успешных трейдеров. Это позволяет и изучать стратегии и аналитику опытных участников рынка. Кроме того, BingX регулярно проводит конкурсы и турниры среди трейдеров, предоставляя возможности для дополнительного заработка.
Преимущества:
Удобство социальной торговли с возможностью копирования сделок опытных трейдеров.
Поддержка ввода и вывода рублей через p2p и AdvCash.
Доступ к широкому спектру криптовалютных пар, фьючерсам и спотовому рынку.
Возможность изучать профили трейдеров и их стратегий.
Регулярные конкурсы и турниры среди трейдеров.
Не требует верификации.
Демо-счет.
Недостатки:
Небольшой выбор инструментов для пассивного заработка.
Социальная торговля несет дополнительные риски, связанные с выбором трейдеров для копирования.
KuCoin привлекает пользователей из России удобным интерфейсом и поддержкой рубля для ввода и вывода средств через p2p платформу. Биржа известна большим выбором альткоинов и низкими комиссиями, также она активно развивает сообщество пользователей, предлагая эксклюзивные акции и бонусы.
KuCoin активно развивает сообщество, предлагая выгодные программы лояльности и партнерские программы. Платформа поощряет активных пользователей бонусами за вклад в развитие сообщества, проводит аирдропы и другие мероприятия. Отличается хорошим выбором образовательных материалов.
Преимущества:
Удобный интерфейс и поддержка рубля для ввода и вывода средств через p2p платформу.
Proof-of-Reserves.
Образовательные материалы.
Реферальная и партнерская программа.
Много инструментов пассивного заработка.
Большой выбор альткоинов и низкие комиссии.
Высокий уровень безопасности.
Недостатки:
Обязательная верификация.
Закрылся майнинг-пул.
Нет демо-счета.
Ограниченные сроки получения бонусов.
Существуют ли российские криптобиржи
В начале 2023 года Госдума РФ рассматривала законопроект, позволяющий трансграничные сделки с криптовалютами, что могло привести во II квартале к запуску российской криптобиржи. Председатель комитета Госдумы по финрынку, Анатолий Аксаков, подчеркнул, что целью является обеспечение оборота цифровых валют через отечественную инфраструктуру. Актуально предоставление доступа компаниям и частным лицам для международных расчетов в криптовалюте, включая операции с параллельным импортом, помогающим обойти западные санкции.
Однако идея национальной криптобиржи вызывает споры, поскольку предполагает централизацию операций с криптовалютой, подобная практика редко встречается в других странах. Эксперты указывают на значительные затраты и сложности в реализации такого проекта, подчеркивая важность регулирования и определения статуса криптовалют в законодательстве перед вложением средств в создание государственной криптобиржи.
Более вероятно, что со временем будет запущено несколько частных бирж, каждая из которых будет подчиняться единым правилам, установленным ЦБ.
Заключение
По итогу обзора стоит особо выделить Bybit. Эта платформа заслужила свое место в списке благодаря надежности и дружелюбному интерфейсу, поддержке рублевых способов оплаты. Это одна из самых активно развивающихся платформ на российском рынке.
Среди других заметных участников рынка заслуживает внимания OKX– она предоставляет не только возможности для торговли криптовалютами, но и различные инвестиционные инструменты. К сожалению, с рублями не работает, но есть много альтернативных способов пополнить баланс или вывести средства. Биржа славится своей высокой производительностью, поддержкой широкого выбора криптовалют.
Криптобиржи в России продолжают предоставлять возможности для трейдеров и инвесторов, несмотря на изменяющуюся геополитическую обстановку. Они адаптируются к потребностям российского рынка, предлагая инструменты, ресурсы и поддержку локальных платежных систем.
Чтобы разобраться в том, как работают криптовалюты и почему биткоин или эфир имеют свою рыночную стоимость в фиатном эквиваленте, нам предстоит поэтапно понять комплексные механизмы работы всех её составляющих. Итак, блокчейн.
Для простоты понимания я рекомендую представить блокчейн как суперкомпьютер, состоящий из десятков, сотен, тысяч или даже десятков тысяч (в зависимости от сети) простых компьютеров — узлов, связанных в сеть. Блокчейн — это цифровой реестр (или база данных), который записывает транзакции между двумя сторонами, защищенный от несанкционированного доступа. Схема его работы проста:
Пользователь инициирует транзакцию.
Транзакция передается в сеть.
Каждый узел идентифицирует транзакцию, проверяя цифровые подписи и другие данные.
Как только транзакция проверена, она добавляется в блок вместе с другими транзакциями. Например, блокчейн биткоина обрабатывает один блок за 10 минут, обрабатывая до 7 транзакций в секунду, что составляет 4200 транзакций за 10 минут.
Блоки соединяются вместе при помощи криптографических методов, образуя цепь блоков.
Для простоты первичного понимания рассмотрим блокчейн биткоина, как самый старый, простой и популярный. Заглянем внутрь блока. В каждом блоке есть:
Заголовок блока: включает в себя метаданные, такие как версия (порядковый номер) блока, временные метки, хэш предыдущего блока и одноразовый номер — случайное число.
Корень Меркла (Merkle root): криптографический хэш, представляющий “дерево” всех хэшей всех транзакций внутри блока.
Данные транзакций: включают пакет всех транзакций, записанных в блоке.
Дополнительная информация: например, код смарт-контракта, о которых поговорим позже.
Криптография (от др.-греч. κρυπτός «скрытый» + γράφω «пишу») — наука о методах обеспечения конфиденциальности, целостности данных, аутентификации, шифрования. Она является ключом к обеспечению безопасной, прозрачной и защищенной от несанкционированного доступа записи транзакций в блокчейн.
В блокчейне используется одновременно криптография с симметричным ключом (один ключ для шифрования и дешифрования) и криптография с открытым ключом (используются частный и открытый ключ).
Хеширование — криптографический процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированного размера. Хэш-функции устойчивы к коллизиям, что сводит к нулю шанс найти два фрагмента данных, которые дадут одинаковый результат. В основе криптовалют лежат детерминированные хэш-функции, то есть пока входные данные не изменятся, алгоритм хэширования будет выдавать один и тот же результат. Алгоритм хэширования работает в одну сторону и его нельзя отменить (у биткоина это алгоритм 256-битовых данных под названием SHA-256).
Запутались? Устали? Ничего не понятно? Уверяю, первые шаги к пониманию самые сложные. Давайте разбираться дальше.
Ключевыми аспектами блока являются:
Высота: характеризует позицию блока в цепи. Если у одного блока высота 0, то следующий за ним будет 0+1=1, если 5348, следующий будет 5348+1=5349.
Размер: это привычные нам байты и килобайты.
Время: это время для создания одного блока (биткоин — 10 минут, эфир — 15 секунд).
Теперь, когда мы разобрались со структурой блока, нам нужно понять, как построение блоков происходит без ошибок. Это достигается при помощи механизма консенсуса — механизма, который позволяет координировать действия в распределенной сети (между узлами). Он гарантирует, что абсолютно все узлы имеют одну и ту же копию реестра. В сети биткоина узлы чаще называют майнерами, которые и обеспечивают алгоритм консенсуса биткоина.
Криптовалюта не имеет методов контроля со стороны банков и государств. Именно поэтому её ждет огромное будущее. В следующем посте подробнее поговорим о биткоине, его алгоритме консенсуса и о достижении консенсуса в сетях.
