Η κατανεμημένη αποθήκευση Cloud είναι ένα καυτό θέμα για τους ερευνητές ασφαλείας σε όλο τον κόσμο που επιδιώκουν την ασφαλή αποθήκευση δεδομένων και μια ομάδα στην Κίνα συγχωνεύει τώρα την κβαντική φυσική με ώριμες τεχνικές κρυπτογραφίας και αποθήκευσης για να επιτύχει μια οικονομικά αποδοτική λύση αποθήκευσης Cloud.

Η κοινή χρήση μυστικών του Shamir (Shamir’s secret sharing), μια γνωστή μέθοδος, είναι ένας αλγόριθμος διανομής κλειδιών. Περιλαμβάνει τη διανομή προσωπικών πληροφοριών σε μια ομάδα, έτσι ώστε το «μυστικό» να μπορεί να αποκαλυφθεί μόνο όταν η πλειοψηφία συγκεντρώσει τις γνώσεις της. Είναι σύνηθες να συνδυάζεται το quantum key distribution (QKD) και ο αλγόριθμος κοινής χρήσης μυστικών του Shamir για ασφαλή αποθήκευση — σε ένα απόλυτο επίπεδο ασφάλειας. Ωστόσο, οι κορυφαίες λύσεις ασφάλειας τείνουν να αποφέρουν σημαντικές αποσκευές κόστους, συμπεριλαμβανομένων σημαντικών απαιτήσεων χώρου αποθήκευσης στο Cloud.

Στο AIP Advances, η ομάδα παρουσιάζει τη μέθοδό της που χρησιμοποιεί κβαντικούς τυχαίους αριθμούς ως κλειδιά κρυπτογράφησης, διασκορπίζει τα κλειδιά μέσω του μυστικού αλγόριθμου κοινής χρήσης του Sharmir, εφαρμόζει κωδικοποίηση διαγραφής εντός κρυπτογραφημένου κειμένου και μεταδίδει με ασφάλεια τα δεδομένα μέσω δικτύων που προστατεύονται από QKD σε κατανεμημένα Clouds.

Η μέθοδός τους όχι μόνο παρέχει κβαντική ασφάλεια σε ολόκληρο το σύστημα, αλλά προσφέρει επίσης ανοχή σφαλμάτων και αποτελεσματική αποθήκευση — και αυτό μπορεί να βοηθήσει στην επιτάχυνση της υιοθέτησης των κβαντικών τεχνολογιών.

«Ουσιαστικά, η λύση μας είναι κβαντικά ασφαλής και χρησιμεύει ως πρακτική εφαρμογή της σύντηξης μεταξύ κβαντικών και κρυπτογραφικών τεχνολογιών», δήλωσε ο αντίστοιχος συγγραφέας Yong Zhao, αντιπρόεδρος της QuantumCTek Co. Ltd., μιας εταιρείας κβαντικής τεχνολογίας πληροφοριών. «Τα κλειδιά που δημιουργούνται από το QKD διασφαλίζουν τόσο τις μεταφορτώσεις δεδομένων χρήστη σε διακομιστές όσο και τις μεταδόσεις δεδομένων σε διασκορπισμένους κόμβους αποθήκευσης Cloud».

Η ομάδα διερεύνησε εάν οι υπηρεσίες κβαντικής ασφάλειας θα μπορούσαν να επεκταθούν πέρα από την ασφαλή μετάδοση δεδομένων για να προσφέρουν ένα πλουσιότερο φάσμα εφαρμογών κβαντικής ασφάλειας, όπως η αποθήκευση και η επεξεργασία δεδομένων.

Βρήκαν μια πιο ασφαλή και οικονομικά αποδοτική λύση αποθήκευσης cloud με ανοχή σε σφάλματα. «Όχι μόνο επιτυγχάνει κβαντική ασφάλεια, αλλά εξοικονομεί χώρο αποθήκευσης σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους κατοπτρισμού ή με αυτές που βασίζονται στη μυστική κοινή χρήση του Shamir, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως για την κατανεμημένη διαχείριση ευαίσθητων δεδομένων», δήλωσε ο Zhao.

Όταν η ομάδα έτρεξε τη λύση μέσω πειραματικών δοκιμών που κυμαίνονταν από κρυπτογράφηση/αποκρυπτογράφηση, διατήρηση κλειδιού και αποθήκευση δεδομένων, αποδείχθηκε αποτελεσματική.

Η λύση είναι επί του παρόντος εφικτή τόσο από τεχνολογική όσο και από μηχανολογική άποψη: Πληροί την απαίτηση για σχετικά κβαντικά και κρυπτογραφικά πρότυπα για την εξασφάλιση μιας ασφαλούς λύσης αποθήκευσης ικανή να αντέχει τις προκλήσεις που θέτει ο κβαντικός υπολογισμός.

«Στο μέλλον, σχεδιάζουμε να οδηγήσουμε την εμπορική εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας για να προσφέρουμε πρακτικές υπηρεσίες», δήλωσε ο Zhao.  «Θα εξερευνήσουμε διάφορα μοντέλα χρήσης σε σενάρια πολλών χρηστών και εξετάζουμε επίσης το ενδεχόμενο να ενσωματώσουμε περισσότερες κβαντικές τεχνολογίες, όπως η κοινή χρήση κβαντικών μυστικών, στο χώρο αποθήκευσης Cloud».

Επιστημονικό Άρθρο:

Chun-Li Ma, Dong-Dong Li, Yalin Li, Yinghao Wu, Song-Yan Ding, Jun Wang, Pei-Yuan Li, Song Zhang, Junjie Chen, Xiaoxing Zhang, Jia-Yong Wang, Jin Li, Qiang Li, Zhi-Tong Chen, Lei Zhou, Mei-Sheng Zhao, Yong Zhao. Quantum-secure fault-tolerant distributed cloud storage system. AIP Advances, 2023.