量子通信網絡新國際標準

IT時報記者 郝俊慧

近日，世界三大國際標準化組織之一的國際電信聯盟（ITU）批準通過，《量子密鑰分發節點保護的安全要求》國際標準正式發布。這是全球首個系統性規范關于可信中繼節點安全實施部署方面的國際標準，可為量子保密通信網絡節點的安全實施和操作提供指導。標準由國科量子牽頭，聯合國盾量子、新加坡國立大學共同制定。

防不勝防的光纖攻擊

全球網絡安全正面臨嚴峻的形勢。網絡竊密的手段與技術不斷進化，日益隱蔽且高效，令人防不勝防。

不僅黑客攻擊手段呈現出高度多樣化和復雜性，另一種新型手段——光纖攻擊，也逐漸被應用于網絡攻擊中。

近10年來光纖通信，以其高速度、大容量和低損耗的特點逐漸成為現代通信網絡的骨干，廣泛應用于互聯網、電信和數據中心之間的數據傳輸。然而，隨著光攻擊技術的曝光，這種通信方式暴露出了新的脆弱面。

光纖攻擊，顧名思義，是指針對光纖通信系統實施的破壞或竊聽行為。

鮮有人知，將光纖彎曲到一個特定的角度，使其折射出微弱的光信號，再通過?專用設備利用激光技術捕捉和重建信號，?就可以得到所需的信息，從而實現對通信內容的竊聽。

另一種光纖攻擊方式是，通過向光纖中注入虛假或干擾信號，也可以篡改數據或導致通信錯誤。黑客甚至可以利用光時域反射（OTDR）設備，從遠端探測光纖網絡的物理布局，識別出網絡節點位置，為物理破壞或精準攻擊做準備。

美國國家安全專家詹姆斯·鮑姆福德便曾透露，美國核動力攻擊潛艇“吉米·卡特”號便具有竊聽海底光纜的能力。

自20世紀80年代激光技術和光纖技術快速發展開始，光纖攻擊開始逐漸出現，由于攻擊設備能夠通過非物理接觸的方式，對光纖信號進行攔截和解碼，實現遠程監聽和數據竊取，嚴重威脅到國家安全和關鍵基礎設施的安全運行，對現有網絡安全防護體系提出了全新挑戰。

“一次一密”確保安全

為應對這一威脅，科研人員致力于開發光纖通信的加密技術和物理層安全方案，以期在光纖層面構建起更強大的防御壁壘。

一對不可預測的密鑰、一種無法被觀測的狀態、“一次一密”的安全機制，實現了數據傳輸的不可竊聽、不可破譯。

安全距離由此擴大

基于可信中繼的量子保密通信網絡，是目前唯一被廣泛采用的遠距離光纖量子保密通信網絡解決方案。我國國家廣域量子保密通信骨干網、歐洲泛歐量子保密通信網絡、美國東海岸量子保密通信網絡等，都通過部署可信中繼擴展覆蓋范圍。

不過，由于信號損耗，當前現網中點對點光纖QKD的安全距離為百公里量級。

因此，保證可信中繼等節點的安全是確保更遠距離量子保密通信網絡整體安全的基礎。

本次發布的國際標準，明確了相關節點面臨的安全威脅種類，提出了安全要求及具體的安全措施，可為全球范圍內量子保密通信網絡的設計和安全測評，提供國際權威的規范性指導，有望助力全球范圍內量子保密通信網絡建設，實現標準與應用的相互促進。

國際標準中的中國力量

量子保密通信作為保障信息安全的重要技術，其標準制定工作一直受到多方關注。比如，ITU作為聯合國主管信息通信事務的專門機構，自2018年就開始相關標準的研制工作。

在工信部指導下，國科量子、國盾量子、三大運營商、中國信通院、濟南量子院、北京郵電大學、北京科技大學等中國單位作為重要力量，參與了多項量子保密通信網絡ITU標準的研制工作。

2024年3月4日至15日舉行的國際電信聯盟電信標準部門第13研究組全體會議上，由中國電信研究院牽頭的“國際標準立項提案量子密鑰分發網絡——服務感知框架”獲批新立項。同時，中國電信研究院與信通院和北京郵電大學聯合牽頭的國際標準立項提案“量子密鑰分發與IPSec集成框架”和“量子密鑰分發網絡——自主服務質量保證的功能架構”獲批新立項。

國際金融服務巨頭摩根士丹利在7月發布的《量子安全網絡發展》報告中指出，中國公司可以為國際標準組織帶來真正的量子技術專業知識和經驗，從長遠來看，中國公司將具有競爭力。

國科量子相關專家表示，我國在量子保密通信領域具有領先技術優勢和工程經驗，未來有望在相關國際標準制定上繼續發揮更多作用。