الگوریتم BB84 چیست

الگوریتم BB84 یک الگوریتم رمزنگاری کوانتمی است که در ارتباطات رمزنگاری کوانتمی استفاده می‌شود. این الگوریتم توسط چارلز بننت و گیلز براسارت در سال 1984 معرفی شد.

انتشار: , زمان مطالعه: 5 دقیقه
الگوریتم BB84 در رمزنگاری کوانتمی چیست
دسته بندی: امنیت سایبری تعداد بازدید: 337

الگوریتم BB84 چیست ؟

الگوریتم BB84 یک الگوریتم رمزنگاری کوانتمی است که در ارتباطات رمزنگاری کوانتمی استفاده می‌شود. این الگوریتم توسط چارلز بننت و گیلز براسارت در سال 1984 معرفی شد.

هدف اصلی الگوریتم BB84 ایجاد کلیدهای رمزی برای ارتباطات امن استفاده کننده از خصوصیات کوانتمی ذرات. در الگوریتم BB84، اطلاعات رمزنگاری شده در قطبشیمی چرخش یک فوتون کوانتمی مبتنی است. دو حالت ممکن برای چرخش فوتون وجود دارد: عمودی و افقی. همچنین، برای هر چرخش فوتون به صورت تصادفی به طور مستقل یکی از دو قطبشیمی چرخش وجود دارد.

در این الگوریتم، فرستنده و گیرنده داده‌ها به صورت اتفاقی بین چهار حالت ممکن برای فوتون‌ها جابه‌جا می‌شوند. سپس، گیرنده قطبشیمی فوتون‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. بعد از اندازه‌گیری، فرستنده و گیرنده اطلاعات خود را با یکدیگر مقایسه می‌کنند تا ببینند آیا اطلاعات به درستی منتقل شده است یا خیر.

اگر فرستنده و گیرنده مشاهده کنند که اطلاعات به درستی منتقل شده است و بدون تداخل از طرف تهاجم‌کننده، آنگاه می‌توانند از این اطلاعات به عنوان کلید رمزی استفاده کنند. در غیر این صورت، درصورت وجود تداخل یا تهاجم، گیرنده می‌تواند بفهمد که کلید رمزی توسط تهاجم‌کننده مشخص شده است و ارتباط را قطع کند.

با استفاده از الگوریتم BB84، می‌توان ارتباطات امن را برقرار کرد و تهدیدهایی مانند نفوذ میان‌برها را کاهش داد.

 مراحل اصلی الگوریتم BB84

با استفاده از الگوریتم BB84، فرستنده و گیرنده می‌توانند یک کلید رمزی مشترک ایجاد کنند که به صورت امن برای رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می‌شود. الگوریتم BB84 بر اساس اصول فیزیکی کوانتمی عمل می‌کند و از خصوصیات ذرات کوانتمی برای تضمین امنیت ارتباط استفاده می‌کند.

مراحل اصلی الگوریتم BB84 عبارتند از:

1. تهیه بیت‌های تصادفی: فرستنده (ابراهیم) بیت‌های تصادفی ایجاد می‌کند و به صورت تصادفی یکی از دو حالت قطبشیمی (عمودی یا افقی) به آنها نسبت می‌دهد.

2. ارسال بیت‌ها: ابراهیم بیت‌های تصادفی خود را به علی (علی) ارسال می‌کند. هر بیت به یکی از چهار حالت ممکن (مثلاً عمودی-عمودی، عمودی-افقی، افقی-عمودی، افقی-افقی) نسبت داده شده است.

3. اندازه‌گیری قطبشیمی: علی بیت‌های دریافتی را به صورت تصادفی اندازه‌گیری می‌کند و برای هر بیت، یکی از دو حالت قطبشیمی را تعیین می‌کند.

4. اعلام بیت‌های اندازه‌گیری شده: علی بیت‌های اندازه‌گیری شده خود را به ابراهیم اعلام می‌کند.

5. تطبیق بیت‌ها: ابراهیم و علی بیت‌های خود را با یکدیگر مقایسه می‌کنند. آنها تمام بیت‌هایی که در اندازه‌گیری توافق دارند را انتخاب می‌کنند و آنها را به عنوان کلید رمزی مشترک قبول می‌کنند.

6. ارزیابی امنیت: ابراهیم و علی از طریق یک کانال عمومی بحث می‌کنند و بررسی می‌کنند آیا کلید رمزی توسط تهاجم‌کننده‌ای (اگر وجود داشته باشد) تغییر یافته است یا خیر.

با استفاده از این الگوریتم، می‌توان کلیدهای رمزی امن را بسازید و از آنها برای رمزنگاری اطلاعات استفاده کنید. امنیت الگوریتم BB84 بر اساس اصول کوانتمی است و اگر هرگونه تلاشی برای تلاش برای کپی کردن یا مشاهده اطلاعات صورت بگیرد، آن را متوجه می‌شوند و می‌توانند از آن خبر دار شوند و ارتباط را قطع کنند.

 

پس از مراحل اصلی الگوریتم BB84، فرستنده (ابراهیم) و گیرنده (علی) می‌توانند از کلید رمزی مشترک بدست آمده برای رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده کنند. این کلید رمزی مشترک امن است، زیرا توسط اصول کوانتمی حفاظت می‌شود و تلاش‌های تهاجم‌کنندگان برای دزدیدن آن را متوجه می‌شوند.

در فرایند رمزنگاری، ابراهیم اطلاعات خود را به صورت کوانتمی رمزنگاری می‌کند با استفاده از کلید رمزی مشترک. این اطلاعات می‌توانند بیت‌های کوانتمی یا حالت‌های کوانتمی دیگری باشند. سپس، اطلاعات رمزنگاری شده به علی ارسال می‌شود.

در فرایند رمزگشایی، علی با استفاده از کلید رمزی مشترک، اطلاعات رمزنگاری شده را رمزگشایی می‌کند و اطلاعات اصلی را بازیابی می‌کند. این فرایند تضمین می‌کند که تنها فرد مجاز (علی) توانایی رمزگشایی و دسترسی به اطلاعات را دارد و هیچ تهاجم‌کننده‌ای نمی‌تواند اطلاعات را دزدیده یا تغییر دهد.

با استفاده از الگوریتم BB84 و کلید رمزی مشترک، امنیت ارتباطات بین ابراهیم و علی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. زیرا تهاجم‌کنندگان در تلاش برای تلاش برای اسناد راه حل‌های کلاسیک نمی‌توانند از خصوصیات کوانتمی استفاده کنند و به طور موثری کلید رمزی را دزدیده یا تغییر دهند.

در نتیجه، الگوریتم BB84 یک الگوریتم مهم در حوزه رمزنگاری کوانتمی است که امنیت ارتباطات را بهبود می‌بخشد و از تلاش‌های تهاجم‌کنندگان در برابر رمزنگاری مبتنی بر کلاسیک جلوگیری می‌کند.

چندین شرکت و سازمان در حوزه رمزنگاری کوانتمی از الگوریتم BB84 و تفسیرهای مشابه آن استفاده می‌کنند. این شرکت‌ها عبارتند از:

  1. IBM Quantum: شرکت IBM با استفاده از سیستم‌های کوانتمی خود، از جمله IBM Quantum Experience، الگوریتم BB84 را برای رمزنگاری کوانتمی و ارتباطات امن استفاده می‌کند.

  2. ID Quantique: شرکت ID Quantique یکی از پیشروان در زمینه رمزنگاری کوانتمی است و از الگوریتم BB84 برای رمزنگاری اطلاعات در ارتباطات کوانتمی استفاده می‌کند. آنها تولیدکننده سیستم‌های کوانتمی کامل و دستگاه‌های ارسال و دریافت کوانتمی می‌باشند.

  3. Toshiba: شرکت Toshiba نیز در حوزه رمزنگاری کوانتمی و ارتباطات امن از الگوریتم BB84 بهره می‌برد. آنها به تولیدکننده تجهیزات و دستگاه‌های کوانتمی برای ارتباطات امن می‌پردازند.

  4. QuintessenceLabs: شرکت QuintessenceLabs در زمینه رمزنگاری کوانتمی و امنیت اطلاعات فعالیت می‌کند. آنها از الگوریتم BB84 به همراه تکنولوژی‌های رمزنگاری دیگر برای ارائه راهکارهای امنیتی استفاده می‌کنند.

این تنها چند نمونه از شرکت‌ها و سازمان‌هایی هستند که از الگوریتم BB84 در حوزه رمزنگاری کوانتمی و ارتباطات امن استفاده می‌کنند. با توجه به رشد روزافزون در این حوزه، ممکن است شرکت‌های دیگر نیز از این الگوریتم استفاده کنند یا الگوریتم‌های مشابهی را توسعه دهند.


دیدگاه های مربوط به این مقاله (برای ارسال دیدگاه در سایت حتما باید عضو باشید و پروفایل کاربری شما تکمیل شده باشد)