Презентация_ВКР_полностью_передел_2

1.

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 канд. техн. наук,
доцент каф. РФМТ
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 (пассивного перехвата и PNSатак) в сравнении с традиционными протоколами.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Провести анализ эволюции отечественной системы технической защиты информации и определить место
квантовых коммуникаций в обеспечении национальной информационной безопасности.
2. Осуществить имитационное моделирование и исследовать базовые характеристики системы КРК на основе
фазо-амплитудной модуляции (ФАМ-сигнала) по протоколу BB84.
3. Исследовать защищённость системы КРК от пассивной атаки типа «перехват-переотправка».
4. Провести анализ угроз и оценить эффективность защиты от атаки расщепления числа фотонов (PNS-атаки) на
основе сравнительного моделирования геометрии неортогональных состояний.
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.

Принцип обнаружения атаки в квантовом канале
Рис. 3 — Схема работы квантового протокола BB84
4

5.

Исследование базовых характеристик системы КРК с тандемной модуляцией
Имитационное исследование системы квантового распределения ключей по протоколу BB84
на основе ФАМ-сигнала
Рис. 4 — Схема на основе ФАМ-сигнала
Табл. 1 — Таблица совпадений бит
5

6. Исследование базовых характеристик системы КРК с тандемной модуляцией Имитационное исследование системы квантового

распределения ключей по
протоколу BB84 на основе ФАМ-сигнала
В этом случае сигналы состояния первого базиса
соответственно составляют:
Для реализации протокола ВВ84 устанавливаются
два базиса, основанные на фазово-амплитудной модуляции
несущей и получении 4-х различный состояний:
:
(1.1)
(1.2)
Рис. 5 — Спектральная характеристика
6

7.

Исследование базовых характеристик системы КРК с тандемной модуляцией
Имитационное исследование системы квантового распределения ключей по
протоколу BB84 на основе ФАМ-сигнала
В этом случае сигналы состояния второго базиса
соответственно составляют:
Рис. 6 — Спектральная характеристика
Вывод и процент ошибки: полученный код 0001010 состоит из 7 совпадений, так как было проведено 20 итераций,
следовательно, ошибок в канале принято 13. Это значение ошибок соответствует 65% от общего числа попыток.
7

8.

Имитационное исследование системы квантового распределения ключей по протоколу BB84
Исследование защищённости системы КРК от пассивной атаки перехват-переотправка
Рис. 7 — Схема исследования защищённости КРК
Статистика несовпадения
1,2,3,5,6,7,11,13,16,17.18,19.
базисов:
случаи
Табл. 2 — Таблица формирования ключа
возникновения
неопределенностей(ошибок)
при
итерациях
8

9.

Анализ угроз и защита от PNS-атаки
Величина перекрытия состояний:
cos2 (π/4)=1/2
(1.3)
Рис. 8 — Геометрия неортогональных состояний в
протоколе SARG04 (угол