CESNET úspěšně přenáší přesný čas a frekvenci paralelně s kvantovými klíči (QKD)

Praha 28. dubna 2022. Sdružení CESNET oznámilo úspěšný přeshraniční přenos velmi přesného času a frekvence, který je realizován na lince mezi Ostravou a polským Těšínem paralelně s testováním šifrované komunikace s využitím kvantové distribuce klíčů (QKD). Tento první národní, ale i mezinárodní meziměstský přenos QKD, který byl uskutečněn na území České republiky, byl spuštěn v červenci loňského roku. Spolupracují na něm dva členové konsorcia e-INFRA CZ – sdružení CESNET a národní superpočítačové centrum IT4Innovations – a polská akademická síť PSNC.

Paralelní přenosy přinášejí významnou úsporu vláken, protože jinak by bylo nutné provozovat tři samostatné trasy: pro přenos dat, pro přenos času a frekvence a pro přenos QKD. Díky tomu, že vše probíhá na jedné lince, dochází ke značným ekonomickým úsporám. Navíc je možné efektivní nasazení dalšího fyzického zabezpečení přenosové trasy proti manipulaci nebo odposlechu (více v dřívější tiskové zprávě sdružení CESNET zde).

„Jsme stále ve fázi testování, v současnosti se proto ve spolupráci s polskými kolegy soustředíme na ověření jednotlivých parametrů. Využíváme přitom řešení White Rabbit založené na open hardware projektu původem z CERN s plánem porovnávat národní koordinované národní časy (UTC). CESNET srovnává UTC mezi Prahou a Vídní s využitím přeshraničních vláken už od roku 2011, což představuje globálně nejdlouhodobější mezinárodní přenos velmi přesného času, který stále funguje,“ říká Josef Vojtěch ze sdružení CESNET.

Hlavní přínos experimentu spočívá ve zmiňovaném sdílení linky. Jak dokládají nejnovější vědecké práce (například na Nature.com zde), výkonnostní parametry QKD (dosah či rychlost přenosu klíče) lze výhodně vylepšovat právě s využitím dodávky velmi přesného času a stabilní optické frekvence.

„QKD funguje tak, že se mezi dvěma místy bezpečně přenáší klíč pro symetrickou kryptografii, který je náhodný a pro větší bezpečnost se v průběhu přenosu mění. Časováním se zvýší počet bitů klíče, ten se díky tomu mění rychleji, a tím se snižuje riziko, že přenos někdo dešifruje,“ vysvětluje Rudolf Vohnout ze sdružení CESNET.

Komunikace šifrovaná prostřednictvím výměny kvantových klíčů představuje nový posun v oblasti zabezpečení a řeší rizika spojená s nástupem kvantových počítačů, který s sebou přináší i reálné nebezpečí snadnějšího prolomení stávajících asymetrických způsobů šifrování. Zmiňovaný kvantový kanál mezi Ostravou a Těšínem byl sestaven na optické vláknové trase o délce 75 kilometrů a bylo dosaženo přenosu zhruba 2000 bitů klíče za sekundu.

Realizace proběhla v rámci evropského projektu OpenQKD, kterého se účastní IT4Innovations národní superpočítačové centrum při Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava. Evropská komise poskytla konsorciu projektu OpenQKD 15 milionu eur na vytvoření testbedu kvantové sítě s různými případy užití.

CESNET na poli kvantového internetu úzce spolupracuje se svými členy. Například s Vysokým učením technickým v Brně a s VŠB – Technickou univerzitou Ostrava se dlouhodobě věnuje síťové bezpečnosti v takzvané postkvantové éře, a to například v rámci projektu Ministerstva vnitra České republiky Network Cybersecurity in Post-Quantum Era (NESPOQ – VJ01010008), zaštítěným odborným garantem NÚKIB. V oblasti propojení kvantových zdrojů ultrastabilní optické frekvence běží dlouhodobá spolupráce také s Ústavem přístrojové techniky Akademie věd v Brně a Univerzitou Palackého v Olomouci.

V rámci probíhajícího upgradu své sítě je CESNET připraven realizovat vyhrazené kanály určené pro pokročilé přenosy, a to i ty kvantové na vláknové infrastruktuře, včetně jejich sestavení do zahraničí a napojení na mezinárodní infrastruktury. Tvoří tak základ kvantové sítě v České republice.

Sdružení CESNET bylo založeno v roce 1996 vysokými školami a Akademií věd ČR. Zabývá se výzkumem a vývojem informačních a komunikačních technologií, buduje a rozvíjí národní e-infrastrukturu CESNET určenou pro výzkum a vzdělávání. Díky svým výzkumným aktivitám a dosaženým výsledkům reprezentuje Českou republiku v důležitých mezinárodních projektech, zejména v budování panevropské sítě GÉANT či gridových projektech (EGI.eu), a podílí se aktivně na jejich realizaci. Sdružení pracuje i na využití vysokorychlostních sítí pro sdílení multimediálních dat, a to jak synchronně formou videokonferencí a sdílených aplikací, tak asynchronně formou streamingu.Více na: www.cesnet.cz