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這種號稱可以進(jìn)行“量子安全通話”的手機(jī)究竟為何物?
時間:2020-12-09 09:32:39

在競爭激烈的量子科技領(lǐng)域,我國科學(xué)家不斷取得新的突破,量子計算原型機(jī)“九章”問世,樹起了一座舉世矚目的里程碑,量子通信方面的研究更是走在了世界前列,天地一體化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)正在向我們走來。

作為今年不斷刷屏的熱門話題,量子科技距離我們的生活還有多遠(yuǎn)呢?或許答案比想象的更近。在11月舉辦的2020天翼智能生態(tài)博覽會上,中國電信宣布布局量子科技行業(yè),構(gòu)筑“量子+”產(chǎn)業(yè)生態(tài)。同時,中國電信展出了兩臺樣機(jī),分別根據(jù)華為和中興現(xiàn)有手機(jī)改造而來,用戶可在通話過程中選擇兩種通話模式——加密通話或普通通話,通話質(zhì)量毫無差別。

毫無疑問,量子通信正從基礎(chǔ)科學(xué)研究向應(yīng)用推廣階段轉(zhuǎn)化。那么,這種號稱可以進(jìn)行“量子安全通話”的手機(jī)究竟為何物?它的推出又意味著什么?

配備了量子密鑰的保密手機(jī)

“可進(jìn)行量子安全通話的手機(jī)在功能上與傳統(tǒng)安全手機(jī)類似,其不同點(diǎn)在于前者配備了用量子信息技術(shù)制備的量子密鑰。”中國電信安徽公司副總經(jīng)理鄭家升告訴科技日報記者,與其叫它“量子安全通話手機(jī)”,不如叫它“支持量子安全通話服務(wù)的手機(jī)”更為貼切。

據(jù)了解,量子安全通話服務(wù)可以理解為“安全通話+量子密鑰”的服務(wù),其中,安全通話與普通通話的區(qū)別在于——安全通話是對通話過程中的語音進(jìn)行加密后再傳送,可實(shí)現(xiàn)通話內(nèi)容防泄漏的功能。

“量子密鑰是指使用量子信息技術(shù)制備出的密鑰。”鄭家升說,目前,國內(nèi)外可制備量子密鑰的量子信息技術(shù)主要包括量子密鑰分發(fā)(QKD)和量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(QRNG)兩種技術(shù),如上半年三星發(fā)布的“量子加密手機(jī)”就是手機(jī)內(nèi)置了量子隨機(jī)數(shù)芯片,據(jù)報道英國電信正計劃使用QKD技術(shù)構(gòu)建安全網(wǎng)絡(luò),將在5G基站與移動終端設(shè)備以及聯(lián)網(wǎng)汽車之間建立“超安全鏈接”。

量子密鑰的特點(diǎn)在于其隨機(jī)性,密鑰生成基于物理機(jī)制而非數(shù)學(xué)算法,其安全性是經(jīng)過嚴(yán)格數(shù)學(xué)證明的。

量子密鑰的特點(diǎn)在于它是編碼在光子的量子態(tài)上,依據(jù)量子不可克隆定理,一個未知的量子態(tài)不能夠被精確地復(fù)制,一旦被測量也會被破壞。因此這樣的量子密鑰的安全性也有量子力學(xué)的理論保證。

“在量子密鑰傳輸過程中,試圖竊聽者不可能做到既偷聽又不會被發(fā)現(xiàn)。”鄭家升解釋說,這種不依賴計算復(fù)雜性,而是基于量子力學(xué)基本原理的密碼產(chǎn)生方式就是量子保密通信。

兩種方式生成手機(jī)上的量子密鑰

記者了解到,量子安全通話服務(wù)中使用的量子密鑰從功能角度分為兩種:一是用于認(rèn)證的預(yù)充注在量子安全SIM卡上的量子密鑰;二是用于語音加密的量子密鑰,由量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時生成。

“使用量子安全通話服務(wù)時,用戶撥號觸發(fā)認(rèn)證過程,使用預(yù)充注的量子密鑰進(jìn)行認(rèn)證;同時從量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時獲取量子密鑰,對通話語音進(jìn)行加密,每次通話均使用不同的量子密鑰。”鄭家升告訴記者。

這里所提到的安全SIM卡,結(jié)合了普通SIM卡和安全芯片的功能,在為手機(jī)提供安全保護(hù)的同時,又不會額外多占用手機(jī)卡槽。用戶現(xiàn)有的手機(jī)通過安裝安全SIM卡即可享受量子安全通話服務(wù),也就是說,量子安全通話服務(wù)并不需要專用定制手機(jī)。但記者了解到,如果希望使用量子安全通話服務(wù),則通話雙方手機(jī)都需要支持這個功能。

據(jù)介紹,想要應(yīng)用量子密鑰的每個用戶需要先到臨近電信網(wǎng)點(diǎn)的服務(wù)站下載自己的專屬密鑰,這是用量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)(量子態(tài)的坍縮產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù))。通話時,雙方各自對應(yīng)的服務(wù)站之間通過量子密鑰分發(fā)共享應(yīng)用密鑰,再用兩人各自的專屬密鑰將應(yīng)用密鑰加密后發(fā)給雙方,然后雙方就可以進(jìn)行保密通話了。

“這樣一來,通話信息具有高安全性,實(shí)現(xiàn)從主叫方手機(jī)到被叫方手機(jī)間的端到端的加密,網(wǎng)絡(luò)上的語音信息即使被其他人獲取也無法獲得真實(shí)語音內(nèi)容,做到了保持用戶使用習(xí)慣基本不變,服務(wù)無感、高安全。”鄭家升說。

那么,量子密鑰足夠多少人分配呢?這個問題完全不用擔(dān)心,因?yàn)槲覈灾鞔蛟斓牧孔颖C芡ㄐ啪删€就是一個實(shí)時不斷產(chǎn)生量子密鑰的源頭,能夠滿足安全通話等各應(yīng)用場景的量子密鑰需求。

“我們目前提供量子安全通話服務(wù)的量子安全SIM卡是基于國產(chǎn)密碼芯片和國產(chǎn)密碼算法的。量子安全SIM卡實(shí)現(xiàn)量子密鑰的存儲以及安全通話加解密服務(wù),能夠滿足手機(jī)的量產(chǎn)需求。”鄭家升表示。

對于部分網(wǎng)絡(luò)媒體“在沒有信號的情況下,量子安全手機(jī)可以工作并保證信息安全”的說法,鄭家升表示,可進(jìn)行量子安全通話的手機(jī)在基本功能上和普通手機(jī)一樣,沒有信號的情況下,無法正常通話。量子安全通話服務(wù)是將量子技術(shù)制備的密鑰應(yīng)用于安全通話,通話是需要網(wǎng)絡(luò)的,沒有信號無法進(jìn)行通話。“目前在手機(jī)上主要提供量子安全通話服務(wù),后期可能會根據(jù)市場需求逐步開發(fā)新的應(yīng)用。”鄭家升說。

通信加密需求有待市場考證

記者了解到,量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要依托光纖網(wǎng)絡(luò)。而中國電信作為全球最大的光纖寬帶運(yùn)營商,具備量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)所需的光纖資源。

今年11月,中國電信宣布正式啟動“量子鑄盾行動”并發(fā)布了量子城域網(wǎng)方案,布局量子安全產(chǎn)業(yè),計劃在未來5年,通過“量子鑄盾行動”率先為10個城市的公共安全提供“量子安全云”,為100個城市提供量子安全組網(wǎng)方案,為1萬個政企客戶提供量子安全加密解決方案,為1000萬移動終端用戶提供量子安全通話服務(wù)。

量子城域網(wǎng)究竟是什么?中國電信相關(guān)人士表示,這是一種可建設(shè)覆蓋整個城市的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,能實(shí)現(xiàn)基于量子安全技術(shù)的高等級安全通信服務(wù)。上述量子城域網(wǎng)項(xiàng)目可以理解為量子技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際商用中的結(jié)合。目前量子通信的相關(guān)試驗(yàn)網(wǎng)在安徽合肥已經(jīng)建成,合肥量子通信廣域網(wǎng)正在立項(xiàng),根據(jù)中國電信的安排,預(yù)計在2020年底或2021年初,該項(xiàng)目將在部分區(qū)域小規(guī)模進(jìn)行試用。

有關(guān)專家指出,量子保密通信技術(shù)仍屬于新興技術(shù),不論是量子安全通話服務(wù)還是量子安全超級SIM卡,隨機(jī)數(shù)還是QKD路線,都只是行業(yè)發(fā)展初級階段進(jìn)行的嘗試探索,需要在實(shí)際應(yīng)用過程中不斷改善、加強(qiáng)。

業(yè)內(nèi)專家表示,單純從通話加密而言,這對手機(jī)并不是一個新興功能,但加密方式有很多種,安全性也有差別,量子安全手機(jī)在加密的方式和安全性上有了新的突破。該類手機(jī)對于政企客戶,會是一個非常值得關(guān)注的功能。但就普通消費(fèi)者而言,對于加密通話功能的迫切性和必要性還有待觀察,因通話加密目前并不是手機(jī)市場的主流需求,數(shù)據(jù)安全非常重要,卻并不容易被消費(fèi)者感知。但隨著智能手機(jī)中存有越來越多的個人數(shù)據(jù)和金融信息,或許消費(fèi)者對通信加密的需求會日益增長。(本報記者 吳長鋒)

關(guān)鍵詞: 安全通話 加密

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