Презентация ВКР готовый

1.

ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н.Туполева-КАИ»
Кузнецов Валерий Сергеевич
Разработка лабораторного исследования на аппаратнопрограммном демонстраторе системы квантового распределения
ключей на базе тандемной амплитудно-фазовой модуляции
Научный руководитель к. т. н., доцент
Габдулхаков Ильдарис Мударрисович
Казань 2026

2.

Цель и задачи ВКР
Целью выполнения ВКР является разработка аппаратно-программного демонстратора системы квантового
распределения ключей на базе тандемной амплитудно-фазовой модуляции и проведение комплексного
лабораторного исследования защищённости квантового канала связи от актуальных угроз информационной
безопасности.
Поставленная цель предполагает решение следующих задач:
1. провести анализ эволюции отечественной системы технической защиты информации и определить место
квантовых коммуникаций в обеспечении национальной информационной безопасности.
2. разработать модель угроз безопасности информации для системы квантового распределения ключей с
тандемной амплитудно-фазовой модуляцией в соответствии с Методикой ФСТЭК России 2021 года.
3. провести сравнительный анализ эффективности тандемной амплитудно-фазовой модуляции и традиционных
методов фазового кодирования в условиях реализации несанкционированного доступа.
4. спроектировать и реализовать аппаратно-программный демонстратор системы КРК с тандемной модуляцией и
разработать сценарии автоматизированного тестирования алгоритмов защиты.
2

3.

Основные этапы формирования системы технической защиты информации в
Российской Федерации
Источник
Квантовый
канал
По объектам
воздействия
Приёмник
Классический
канал
•ПО и система
управления
Уязвимости
систем КРК
•Пассивные
По механизмам
воздействия
•Активные
•По побочным
каналам
Рис. 1 — Основные этапы формирования системы технической защиты
информации в РФ
Рис.2 — Классификация уязвимостей квантовых
каналов связи по объектам воздействия и
механизмам реализации атак
3

4.

Искусственные нейронные сети
Принцип обнаружения атаки в квантовом канале
Рис. 3 — Обнаружение несанкционированного доступа на основе
фундаментальных принципов квантовой механики
4

5.

Модель угроз и нарушителя
Рис. 4 — Схема-матрица нарушителей
5

6.

Тандемная модуляция и BB84
Преимущество тандемной модуляции: Кодирование в
амплитуде И фазе одновременно.
Производительность: +30–40% к скорости генерации
ключей.
Защита от PNS: Вариативность интенсивности работает
как встроенный механизм обнаружения атак
расщепления фотонов.
Устойчивость к ослеплению: Мониторинг
распределения амплитуд выявляет переход детекторов в
линейный режим.
Таким образом, тандемная модуляция обеспечивает
более высокую скорость генерации ключей, повышенную
защиту от PNS-атак и устойчивость к ослеплению.
Рис. 5 — Сравнительная диаграмма протокола BB84 (с decoy) и
тандемной модуляцией
6

7.

Архитектура лабораторного демонстратора
Преимущества
демонстратора:
1. Реалистичная схема,
приближенная к
ВОЛС.
2. Высокая
чувствительность
детекторов.
Недостатки:
1. Ограниченная
дальность действия
2. Высокая сложность
аппаратной
реализации и
калибровки
3. Гибкое управление
через FPGA.
4. Безопасная передача
данных по TLS 1.3.
Рис. 6 — Лабораторный демонстратор
7

8.

Результаты тестирования защищённости
Разработанный
комплекс мер
обеспечивает
надежную защиту
квантового канала
связи, автоматически
реагируя на попытки
несанкционированно
го доступа и
сохраняя
конфиденциальность
распределяемых
ключей.
8

9.

Интеграция и регламент реагирования
Решение готово к
внедрению в реальные
системы критической
информационной
инфраструктуры (КИИ) и
Государственной
информационной
системы (ГИС):
Обеспечивается
безопасное управление
ключами, быстрое
реагирование на
инциденты и соответствие
требованиям регуляторов.
9

10.

Заключение
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы:
1. произведён анализ эволюции отечественной системы технической защиты информации и определить
место квантовых коммуникаций в обеспечении национальной информационной безопасности.
2. разработана модель угроз безопасности информации для системы квантового распределения ключей с
тандемной амплитудно-фазовой модуляцией в соответствии с Методикой ФСТЭК России 2021 года.
3. произведён сравнительный анализ эффективности тандемной амплитудно-фазовой модуляции и
традиционных методов фазового кодирования в условиях реализации несанкционированного доступа.
4. спроектирован и реализован аппаратно-программный демонстратор системы КРК с тандемной
модуляцией и разработаны сценарии автоматизированного тестирования алгоритмов защиты.
10

11.

ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н.Туполева-КАИ»
Кузнецов Валерий Сергеевич
Разработка лабораторного исследования на аппаратно-программном
демонстраторе системы квантового распределения ключей на базе
тандемной амплитудно-фазовой модуляции
Научный руководитель к. т. н., доцент
Габдулхаков Ильдарис Мударрисович
Готов ответить на Ваши вопросы