стандартам)ЗаголовокПубликация в журнале семейства Nature! Серверы синхронизации времени Saisi помогли отечественной научной группе впервые реализовать релятивистское доказательство с нулевым знанием с информационно-теоретической безопасностьюВ условиях стремительного развития квантовых вычислений постепенное внедрение крупномасштабных квантовых компьютеров подвергает беспрецедентным рискам утечки конфиденциальных данных в киберпространстве: личную тайну пользователей, финансовые транзакции, процедуры проверки личности и другие ключевые сведения. Обеспечение действительно безусловно безопасной защиты конфиденциальности в постквантовую эпоху стало первоочередной задачей для глобальной отрасли информационной безопасности.Недавно прорывное совместное исследование предложило эффективное решение этой проблемы. Работу выполнили профессор Чэнь Цзэнбин, профессор У Шэньцзюнь (физический факультет Нанкинского университета, Национальная ключевая лаборатория физики твердотельных микроструктур, Кооперативный инновационный центр науки и технологий искусственных микроструктур) и доцент Инь Хуалэй с его командой (физический факультет Рэнминьского университета Китая, Ключевая лаборатория формирования и контроля квантовых состояний Министерства образования Китая; далее — «исследовательская группа»).Группа впервые разработала асимметричный протокол релятивистского доказательства с нулевым знанием (RZKP) с информационно-теоретической безопасностью. Протокол сохраняет безусловную безопасность даже при наличии у злоумышленника экспоненциальных ресурсов квантовой запутанности, при этом обладает высокой эффективностью и практичностью. Результаты исследования под названием Экспериментальные асимметричные релятивистские доказательства с нулевым знанием с безусловной безопасностью опубликованы в ведущем международном журнале Nature Communications, заложив фундамент безопасности для вычислений с сохранением конфиденциальности и доверенной коммуникации в постквантовую эпоху.В рамках этого масштабного научного эксперимента высокоточные серверы синхронизации времени компании Zhejiang Saisi Electronic Technology Co., Ltd. обеспечили единый временной референс для всего комплекса измерений благодаря наносекундной точности распространения времени и превосходным характеристикам удержания хода часов.1. Оригинальный прорыв: асимметричный протокол релятивистского доказательства с нулевым знанием (RZKP)Доказательство с нулевым знанием (ZKP) является базовым криптографическим примитивом для блокчейнов, анонимного голосования, проверки личности и конфиденциальных финансовых операций. Основной принцип механизма: доказывающий может подтвердить истинность некоторого утверждения, не раскрывая проверяющему никакой дополнительной секретной информации. Аналогия — работа банкомата: система подтверждает, что вы знаете PIN-код, но сам код не получает.Традиционные схемы ZKP опираются на предположения о сложности вычислений и не способны противостоять атакам квантовых компьютеров. Ранние симметричные релятивистские доказательства с нулевым знанием обеспечивали безусловную безопасность на основе физического принципа постоянства скорости света, но уязвимы к взлому с использованием ресурсов квантовой запутанности. Кроме того, они имеют сложность раундов \(\mathcal{O}(|E|^4)\), требуют огромных объемов случайных данных (около 6 млрд гигабайт), а один цикл доказательства занимает 60 тысяч лет — поэтому такие решения существовали лишь в теории.Для создания криптосистемы с безусловной защитой от квантовых атак исследователи разработали оригинальный асимметричный протокол RZKP на основе релятивистского обязательства по биту. Удалось снизить сложность раундов с \(\mathcal{O}(|E|^4)\) до \(\mathcal{O}(|E|)\). Протокол построен по асимметричной архитектуре: два устройства доказывания P₁ и P₂ выполняют разные задачи:
P₁ фиксирует раскраску графа в три цвета;
Проверяющий случайным образом выбирает ребра графа для выдачи криптографических вызовов;
P₂ отвечает в интервале времени, соответствующем пространственноподобному разделению, что физически исключает обмен данными между двумя устройствами доказывания.
Проверяющий многократно контролирует два параметра: согласованность всех обязательств и разность цветов для каждого запрошенного ребра. Повторение циклов экспоненциально снижает максимальную вероятность мошенничества участника.
Свойство связывания протокола выполняется для любых квантовых корреляций и основано на принципе отсутствия сверхсветовых сигналов из специальной теории относительности. Свойство нулевого знания вытекает из скрывающей способности релятивистских обязательств: за каждый раунд проверяющий может открыть только две цветовые ячейки одного ребра со случайной перестановкой цветов. Он видит лишь случайные различные метки и не получает никакой дополнительной секретной информации.Организация эксперимента и количественные показатели производительностиДля проверки практичности и стабильности протокола группа создала полевую экспериментальную установку. Два устройства доказывания разместили на расстоянии 300 метров друг от друга — это соответствует пространственноподобному интервалу в 1000 наносекунд, что строго ограничивает длительность всех операций одного раунда безопасным временным окном.В тесте трехцветной раскраски графа с 588 вершинами и 1097 ребрами система выполнила около \(2{,}2\times10^5\) интерактивных раундов всего за 0,22 секунды, общий объем потребляемых случайных данных составил лишь 430,81 МБ. Схема не требует специализированного квантового оборудования, имеет низкий порог внедрения и широкую совместимость. Перспективные области применения: блокчейны, смарт-контракты, анонимные государственные административные процедуры и другие сценарии с повышенными требованиями к конфиденциальности.2. Серверы синхронизации времени Saisi обеспечивают поддержку 220 тысяч сверхбыстрых интерактивных цикловБезопасность релятивистских доказательств с нулевым знанием коренится в физическом законе о невозможности сверхсветового распространения сигналов. Единый временной референс, позволивший выполнить 220 тысяч циклов взаимодействия за 0,22 секунды, полностью обеспечили высокоточные серверы синхронизации времени Saisi.
Ключевые технические характеристики оборудования: абсолютная точность времени ≤ 30 нс (с учетом всех задержек каналов связи), встроенный атомный генератор частоты. При полной потере сигнала GPS дрейф времени составляет менее 1 мкс за сутки.Показатели работы высокоточных серверов синхронизации времени SaisiНа протяжении всего эксперимента средние значения измеренных разностей времени между устройствами \(|t_1-t_4|\) и \(|t_2-t_3|\) стабилизировались около отметки 700 нс при стандартном отклонении всего ~16 нс. Даже при наложении максимальной погрешности двухсторонней системы GPS (\(2\Delta=60\) нс) предельное измеренное значение не превысило 940 нс и постоянно оставалось ниже безопасного порога в 1000 нс. Ни одного сбоя проверки достоверности данных за весь период эксперимента не зафиксировано, все временные метки полностью аутентичны и достоверны.
English
Español
中文
