[go: up one dir, main page]

RU2831046C1 - Method for generating key between nodes of computer network using quantum key distribution system - Google Patents

Method for generating key between nodes of computer network using quantum key distribution system Download PDF

Info

Publication number
RU2831046C1
RU2831046C1 RU2024113503A RU2024113503A RU2831046C1 RU 2831046 C1 RU2831046 C1 RU 2831046C1 RU 2024113503 A RU2024113503 A RU 2024113503A RU 2024113503 A RU2024113503 A RU 2024113503A RU 2831046 C1 RU2831046 C1 RU 2831046C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
key
user
dpu
communication
quantum
Prior art date
Application number
RU2024113503A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Алексеевич Бородин
Андрей Евгеньевич Жиляев
Алексей Викторович Уривский
Константин Юрьевич Юркин
Original Assignee
Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" filed Critical Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы"
Application granted granted Critical
Publication of RU2831046C1 publication Critical patent/RU2831046C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to systems for generating keys using quantum key distribution (QKD) technology for cryptographic information security means. Primary connection to the QKD network is performed on the part of the user B1 in a trusted manner on the base TIN BA1 in the territorial area of its service through the trusted local communication line. Primary connection to the QKD network is performed on the side of the user B2 in a trusted manner on the base TIN BA2 in the territorial area of its service through the trusted local communication line. If it is necessary to work from another selected territorial zone, user B1 connects to the QKD network to the selected current TIN AP serving the selected territorial zone. Local communication key KP with this TIN AP is generated and transmitted from the TIN AP to the user B1. A request is sent from user B1 to the TIN AP for provision of a key for communication with the selected user B2. A request is received in the TIN AP from the user B1 to provide the key. On the side of the TIN AP, the search in the QKD network is carried out for the basic TIN for the user B1. An identifier BA1 of the basic TIN for user B1 is obtained in the TIN AP. A request is sent from the TIN AP to the TIN BA1 to obtain a key K12 for providing communication between user B1 and user B2.
EFFECT: faster provision of keys for users.
5 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Предлагаемое изобретение относится к области криптографической защиты информации и, в частности, к системам генерации ключей с использованием технологии квантового распределения ключей (КРК) для криптографических средств защиты информации.The proposed invention relates to the field of cryptographic information protection and, in particular, to key generation systems using quantum key distribution (QKD) technology for cryptographic information protection means.

Уровень техникиState of the art

Системы КРК применяются для генерации парных ключей шифрования, устойчивых в том числе к угрозам с применением квантовых вычислителей. Для преодоления фундаментального ограничения максимальной протяженности квантового канала между двумя элементами системы применяется подход, основанный на построении сетей квантового распределения ключей с доверенными промежуточными узлами. Такие узлы последовательно соединяются квантовыми каналами, используемыми для генерации или распределения ключа между крайними устройствами и дальнейшей передачи таких ключей в пользовательские устройства.QKD systems are used to generate paired encryption keys that are resistant, among other things, to threats using quantum computers. To overcome the fundamental limitation of the maximum length of a quantum channel between two elements of the system, an approach is used based on the construction of quantum key distribution networks with trusted intermediate nodes. Such nodes are sequentially connected by quantum channels used to generate or distribute a key between edge devices and then transmit such keys to user devices.

Известно устройство КРК, система КРК и способ КРК (заявка США №20190260581, опубликована 22.08.2019 г.). Централизованный контроллер в системе получает Z запросов на обслуживание, глобально определяет на основе идентификатора узла службы-источника и идентификатора узла службы-получателя, которые соответствуют каждому из запросов на обслуживание Z, параметра потребления квантового ключа и информации о топологии ключевых узлов в сети централизованного управления и контроля, глобально оптимальные инструкции передачи ключей, соответствующие G запросам, и дополнительно доставляет инструкции передачи ключей, соответствующие G запросам, на ключевые узлы, соответствующие инструкциям передачи ключей, так что ключевые узлы выполняют квантовую передачу ключей на основе инструкций передачи ключей для генерации общего квантового ключа между исходным ключевым узлом и ключевым узлом назначения.A QKD device, a QKD system and a QKD method are known (US application No. 20190260581, published on 08/22/2019). A centralized controller in the system receives Z service requests, globally determines, based on the identifier of the source service node and the identifier of the destination service node that correspond to each of the Z service requests, a quantum key consumption parameter and information about the topology of the key nodes in the centralized management and control network, globally optimal key transfer instructions corresponding to the G requests, and additionally delivers the key transfer instructions corresponding to the G requests to the key nodes corresponding to the key transfer instructions, so that the key nodes perform quantum key transfer based on the key transfer instructions to generate a common quantum key between the source key node and the destination key node.

Известные устройство, система и способ имеют ряд недостатков.The known device, system and method have a number of disadvantages.

Так, для формирования общего квантового ключа необходимо заранее определить исходный ключевой узел и ключевой узел назначения, между которыми требуется ключ, что соответствует однозначному подключению потребителей такого ключа к данным узлам. Выработка общего ключа возможна при одновременном подключении пользователей к исходному ключевому узлу и узлу назначения. Также определение инструкций передачи ключа и, соответственно, маршрутов передачи ключа осуществляется в едином центре управления, который является уязвимой точкой отказа сети в случае атаки нарушителя, более того, требуется дополнительное время на передачу запросов в центр управления и последующей рассылки инструкций на узлы системы, причем некоторые вычисления могли бы производиться локально на узлах системы.Thus, to form a common quantum key, it is necessary to determine in advance the initial key node and the destination key node between which the key is required, which corresponds to the unambiguous connection of consumers of such a key to these nodes. Generating a common key is possible with simultaneous connection of users to the initial key node and the destination node. Also, the definition of key transmission instructions and, accordingly, key transmission routes is carried out in a single control center, which is a vulnerable point of network failure in the event of an intruder attack, moreover, additional time is required to transmit requests to the control center and subsequent sending of instructions to the system nodes, and some calculations could be performed locally on the system nodes.

Известна система выработки и распределения ключей и способ распределенной выработки ключей в такой системе (патент РФ №2752844). Согласно способу, вырабатывают классический пользовательский ключ в первом и последнем узле сети КРК зарезервированного квантового маршрута в модулях выработки пользовательских ключей с использованием предварительных ключей согласно выбранному порядку выработки классического пользовательского ключа. Вырабатывают в модулях выработки пользовательских ключей первого и последнего узлов сети КРК зарезервированного квантового маршрута пользовательский ключ с использованием квантового пользовательского ключа и классического пользовательского ключа согласно выбранному порядку объединения квантового пользовательского ключа и классического пользовательского ключа. Передают выработанный пользовательский ключ из модуля выработки пользовательского ключа первого и последнего узлов сети КРК зарезервированного квантового маршрута в модули управления пользовательскими ключами первого и последнего узлов сети КРК зарезервированного квантового маршрута. Сохраняют в хранилище пользовательских ключей модуля управления пользовательскими ключами узла сети КРК полученный пользовательский ключ. Передают пользовательский ключ из хранилища пользовательских ключей модуля управления пользовательскими ключами узла сети КРК в шифратор пользователя, запросивший пользовательский ключ.A system for generating and distributing keys and a method for distributed key generation in such a system are known (RU Patent No. 2752844). According to the method, a classic user key is generated in the first and last node of the QRK network of the reserved quantum route in the user key generation modules using preliminary keys according to the selected order of generating the classic user key. A user key is generated in the user key generation modules of the first and last nodes of the QRK network of the reserved quantum route using the quantum user key and the classic user key according to the selected order of combining the quantum user key and the classic user key. The generated user key is transmitted from the user key generation module of the first and last nodes of the QRK network of the reserved quantum route to the user key management modules of the first and last nodes of the QRK network of the reserved quantum route. The received user key is stored in the user key storage of the user key management module of the QRK network node. The user key is transferred from the user key storage of the user key management module of the KRK network node to the user encryptor that requested the user key.

Известный способ выбран в качестве прототипа.The known method was chosen as a prototype.

Однако, известный способ имеет ряд недостатков:However, the known method has a number of disadvantages:

• для формирования пользовательского ключа необходимо заранее определить пару узлов системы, к которым подключены пользователи;• to generate a user key, it is necessary to determine in advance a pair of system nodes to which users are connected;

• оба пользователя, для которых вырабатывается ключ, должны быть одновременно подключены к конкретным узлам системы, без этого невозможно определить, для какой пары узлов сети КРК резервировать квантовый маршрут и начинать выработку общего пользовательского ключа;• both users for whom the key is generated must be simultaneously connected to specific nodes of the system; without this, it is impossible to determine for which pair of nodes of the QKD network to reserve the quantum route and begin generating a common user key;

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом являетсяThe technical result is

1) повышение удобства для пользователей, заключающаяся в возможности подключения пользователей к произвольным ДПУ сети КРК в произвольные моменты времени,1) increasing convenience for users, consisting in the ability to connect users to arbitrary remote control units of the CRC network at arbitrary times,

2) снижение времени предоставления ключей для пользователей за счет того, что не требуется ожидание подключения второго пользователя к сети КРК.2) reducing the time it takes to provide keys to users due to the fact that there is no need to wait for the second user to connect to the KRK network.

Для этого предлагается способ выработки и распределения ключей в сети квантового распределения ключей, включающей,For this purpose, a method for generating and distributing keys in a quantum key distribution network is proposed, including,

• совокупность из N доверенных промежуточных узлов (ДПУ), причем• a set of N trusted intermediate nodes (TINs), where

ο ДПУ соединены волоконно-оптическими линиями связи,ο The DPUs are connected by fiber-optic communication lines,

ο каждому ДПУ в сети назначен уникальный идентификатор узла Ai, i от 1 до N;ο each DPU in the network is assigned a unique node identifier Ai, i from 1 to N;

ο каждый ДПУ соединен с цифровой сетью передачи данных, о каждый ДПУ имеет доверенную локальную линию связи для подключения пользователей;ο each DPU is connected to a digital data transmission network, ο each DPU has a trusted local communication line for connecting users;

• совокупность из М вычислительных устройств (пользователей), по крайней мере двух, обслуживающих потребности определенных физических лиц или других технических систем, причем• a set of M computing devices (users), at least two, serving the needs of certain individuals or other technical systems, and

ο каждому пользователю в сети квантового распределения ключей (КРК) назначен уникальный идентификатор Bi, i от 1 до М,ο each user in the quantum key distribution (QKD) network is assigned a unique identifier Bi, i from 1 to M,

ο каждому пользователю в сети КРК назначен после первого обращения базовый ДПУ с идентификатором BAi,ο each user in the KRK network is assigned a basic DPU with the identifier BAi after the first request,

ο каждый пользователь зарегистрирован на своем базовом ДПУ,ο each user is registered on his/her basic DPU,

ο каждому пользователю известны идентификаторы всех других пользователей, для связи с которыми ему требуется ключ,ο each user knows the identifiers of all other users with whom he needs a key to communicate,

ο каждый пользователь соединен с цифровой сетью передачи данных; при этом каждый ДПУ выполнен с возможностьюο each user is connected to a digital data transmission network; each DPU is designed with the ability to

• генерации квантовозащищенного ключа с любым другим ДПУ• generation of a quantum-protected key with any other DPU

• генерации квантового ключа QK с любым соседним ДПУ,• generation of a quantum key QK with any neighboring DPU,

• расчета квантового маршрута до любого другого ДПУ,• calculation of the quantum route to any other DPU,

• определения идентификатора базового ДПУ по заданному идентификатору пользователя,• determining the identifier of the base DPU based on the specified user identifier,

• регистрации пользователей, причем при регистрации пользователя на ДПУ производится аутентификация этого пользователя в сети квантового распределения ключей (КРК),• registration of users, and when a user is registered on the DPU, authentication of this user is performed in the quantum key distribution (QKD) network,

• формирования при регистрации пользователя на текущем ДПУ локального ключа связи KN между ДПУ и пользователем, который сохраняется в ДПУ и у пользователя,• formation, upon registration of the user at the current DPU, of a local communication key KN between the DPU and the user, which is saved in the DPU and with the user,

• формировать и передавать пользователю зашифрованные сообщения на сформированном ключе связи KN через доверенную локальную линию связи,• generate and transmit encrypted messages to the user using the generated communication key KN via a trusted local communication line,

• хранить сформированные ключи для пар пользователей• store generated keys for user pairs

• обслуживать пользователей в определенной территориальной зоне; при этом каждый пользователь обладает возможностью• serve users in a specific territorial zone; each user has the ability to

• получать и передавать данные через цифровую сеть передачи данных,• receive and transmit data via a digital data network,

• получать и передавать данные в ДПУ при подключении через доверенную локальную линию связи,• receive and transmit data to the DPU when connected via a trusted local communication line,

• шифровать и расшифровывать данные на сформированном ключе связи KN,• encrypt and decrypt data on the generated communication key KN,

• хранить и обрабатывать данные в процессе работы; способ заключается в том, что:• store and process data during operation; the method consists in the fact that:

• осуществляют доверенным образом со стороны пользователя В1 первичное подключение к сети КРК на базовом ДПУ ВА1 в территориальной зоне его обслуживания через доверенную локальную линию связи, в процессе которого производят следующие действия:• carry out, in a trusted manner, on the part of user B1, the initial connection to the KRK network on the base DPU BA1 in the territorial zone of its service through a trusted local communication line, during which the following actions are performed:

ο регистрируют пользователя с присвоением идентификатора В1,ο register the user with the assignment of the identifier B1,

ο проводят аутентификацию пользователя в сети КРК с выработкой локального ключа связи K1,ο carry out user authentication in the KRK network with the generation of a local communication key K1,

ο передают идентификатор данного ДПУ ВА1 пользователю в качестве базового,ο transmit the identifier of this DPU BA1 to the user as a base one,

ο передают локальный ключ связи K1 пользователю;ο transmit the local communication key K1 to the user;

• осуществляют доверенным образом со стороны пользователя В2 первичное подключение к сети КРК на базовом ДПУ ВА2 в территориальной зоне его обслуживания через доверенную локальную линию связи, в процессе которого производят следующие действия:• carry out, in a trusted manner, on the part of user B2, the initial connection to the KRK network on the base DPU BA2 in the territorial zone of its service through a trusted local communication line, during which the following actions are performed:

ο регистрируют пользователя с присвоением идентификатора В2,ο register the user with the assignment of the identifier B2,

ο проводят аутентификацию пользователя в сети КРК с выработкой локального ключа связи К2,ο carry out user authentication in the KRK network with the generation of a local communication key K2,

ο передают идентификатор данного ДПУ ВА2 пользователю в качестве базового,ο transmit the identifier of this DPU VA2 to the user as a base one,

ο передают локальный ключ связи К2 пользователю;ο transmit the local communication key K2 to the user;

• при необходимости работы из другой выбранной территориальной зоны, осуществляют со стороны пользователя В1 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АР, обслуживающего выбранную территориальную зону;• if it is necessary to work from another selected territorial zone, a connection is made from the user B1 side to the KRK network to the selected current DPU AR servicing the selected territorial zone;

• формируют и передают от ДПУ АР пользователю В1 локальный ключ связи KP с этим ДПУ;• generate and transmit from the DPU A R to the user B1 a local communication key KP with this DPU;

• высылают запрос от пользователя В1 в ДПУ АР о предоставлении ключа для связи с выбранным пользователем В2;• send a request from user B1 to the DPU A R to provide a key for communication with the selected user B2;

• получают запрос в ДПУ АР от пользователя В1 о предоставления ключа;• receive a request to the DPU A R from user B1 to provide a key;

• проводят со стороны ДПУ АР поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В1;• conduct a search on the part of the DPU AR in the KRK network for the base DPU for user B1;

• получают в ДПУ АР идентификатор ВА1 базового ДПУ для пользователя В1;• receive in the DPU A R the identifier BA1 of the basic DPU for user B1;

• высылают запрос из ДПУ АР в ДПУ ВА1 для получения ключа К12 для обеспечения связи пользователя В1 и пользователя В2;• send a request from DPU A R to DPU BA1 to obtain key K12 to ensure communication between user B1 and user B2;

• проводят со стороны ДПУ ВА1 поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;• conduct a search on the part of DPU BA1 in the KRK network for the base DPU for user B2;

• получают в ДПУ ВА1 идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;• receive in DPU BA1 the identifier BA2 of the basic DPU for user B2;

• инициируют со стороны ДПУ ВА1 генерацию квантовозащищенного ключа К12 с ДПУ ВА2;• initiate, from the side of the DPU VA1, the generation of a quantum-protected key K12 from the DPU VA2;

• назначают и сохраняют в ДПУ ВА1 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для связи пользователя В1 и пользователя В2;• assign and save in the DPU BA1 the generated quantum-protected key as key K12 for communication between user B1 and user B2;

• назначают и сохраняют в ДПУ ВА2 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для связи пользователя В1 и пользователя В2;• assign and save in the DPU BA2 the generated quantum-protected key as key K12 for communication between user B1 and user B2;

• вычисляют в ДПУ ВА1 квантовый маршрут до ДПУ АР;• calculate in DPU BA1 the quantum route to DPU A R ;

• передают из ДПУ ВА1 ключ К12 по вычисленному квантовому маршруту в ДПУ АР, причем на каждом сегменте квантового маршрута между соседними ДПУ AI и ДПУ AJ • transmit key K12 from DPU BA1 along the calculated quantum route to DPU A R , and on each segment of the quantum route between neighboring DPUs A I and DPUs A J

ο зашифровывают ключ К12 на квантовом ключе QKI J между соседними ДПУ,ο encrypt the key K12 on the quantum key QK IJ between adjacent DPUs,

ο передают ключ К12 в зашифрованном виде YI J=ENC_QKI J (К12) на квантовом ключе QKI J между этими ДПУ;ο transmit the key K12 in encrypted form Y IJ =ENC_QK IJ (K12) on the quantum key QK IJ between these DPUs;

• получают в ДПУ АР зашифрованный ключ YI J от предпоследнего ДПУ квантового маршрута;• receive in the DPU A R the encrypted key Y IJ from the penultimate DPU of the quantum route;

• расшифровывают в ДПУ АР полученный зашифрованный ключ YI J и получают ключ К12;• decrypt the received encrypted key Y IJ in the DPU A R and obtain the key K12;

• зашифровывают в ДПУ АР полученный ключ К12 на локальном ключе связи KP;• encrypt the received key K12 in the DPU A R using the local communication key KP;

• передают из ДПУ АР зашифрованный ключ К12 пользователю В1;• transfer the encrypted key K12 from the DPU A R to user B1;

• получают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12;• receive encrypted key K12 on the user side B1;

• расшифровывают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа связи KP, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2;• decrypt the encrypted key K12 on the user B1 side using the local communication key KP, obtaining the requested key K12 for communication with user B2;

• при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В1 отключение от ДПУ АР;• if necessary, disconnect from the A R DPU on the part of user B1;

• осуществляют со стороны пользователя В2 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АТ;• carry out, from the user B2 side, a connection to the KRK network to the selected current DPU A T ;

• формируют и передают от ДПУ АТ пользователю В2 локальный ключ связи KT с этим ДПУ;• generate and transmit from the DPU A T to the user B2 a local communication key KT with this DPU;

• высылают запрос от пользователя В2 в ДПУ АТ о предоставлении ключа для связи с выбранным пользователем В1;• send a request from user B2 to the DPU A T to provide a key for communication with the selected user B1;

• получают запрос в ДПУ АТ от пользователя В2 о предоставления ключа;• receive a request from user B2 to the DPU A T to provide a key;

• проводят со стороны ДПУ АТ поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;• conduct a search on the part of the DPU AT in the KRK network for the base DPU for user B2;

• получают в ДПУ АТ идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;• receive in the DPU A T the identifier BA2 of the basic DPU for user B2;

• высылают запрос из ДПУ АТ в ДПУ ВА2 для получения ключа К12 для обеспечения связи пользователя В1 и пользователя В2;• send a request from DPU A T to DPU BA2 to obtain key K12 to ensure communication between user B1 and user B2;

• вычисляют в ДПУ ВА2 квантовый маршрут до ДПУ АТ;• calculate in DPU BA2 the quantum route to DPU A T ;

• передают из ДПУ ВА2 ключ К12 по вычисленному квантовому маршруту в ДПУ АТ, причем на каждом сегменте квантового маршрута между соседними ДПУ AI и ДПУ AJ • transmit key K12 from DPU BA2 along the calculated quantum route to DPU A T , and on each segment of the quantum route between neighboring DPUs A I and DPUs A J

ο зашифровывают ключ К12 на квантовом ключе QKI J между соседними ДПУ,ο encrypt the key K12 on the quantum key QK IJ between adjacent DPUs,

ο передают ключ К12 в зашифрованном виде YI J=ENC_QKI J (К12) на квантовом ключе QKI J между этими ДПУ;ο transmit the key K12 in encrypted form Y IJ =ENC_QK IJ (K12) on the quantum key QK IJ between these DPUs;

• получают в ДПУ АТ зашифрованный ключ YI J от предпоследнего ДПУ квантового маршрута;• receive in the DPU A T the encrypted key Y IJ from the penultimate DPU of the quantum route;

• расшифровывают в ДПУ АТ полученный зашифрованный ключ YI J и получают ключ К12;• decrypt the received encrypted key Y IJ in the DPU A T and obtain the key K12;

• зашифровывают в ДПУ АТ ключ К12 на локальном ключе связи KT;• encrypt the K12 key in the DPU AT using the local communication key KT;

• передают из ДПУ АТ зашифрованный ключ К12 пользователю В2;• transfer the encrypted key K12 from the DPU A T to user B2;

• получают на стороне пользователя В2 зашифрованный ключ К12;• receive encrypted key K12 on the user side B2;

• расшифровывают на стороне пользователя В2 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа KT, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В1;• decrypt the encrypted key K12 on the user B2 side using the local key KT, obtaining the requested key K12 for communication with user B1;

• при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В2 отключение от ДПУ АТ;• if necessary, disconnect from the A T control panel on the part of user B2;

• при необходимости, осуществляют обмен сообщениями между пользователем В1 и пользователем В2, зашифрованными на ключе К12, через цифровую сеть передачи данных.• if necessary, carry out an exchange of messages between user B1 and user B2, encrypted using key K12, via a digital data transmission network.

Дополнительно после получения запроса в ДПУ АР от пользователя В1 о предоставления ключа для связи с выбранным пользователем В2Additionally, after receiving a request to the DPU A R from user B1 to provide a key for communication with the selected user B2

• проводят со стороны ДПУ АР поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;• conduct a search on the part of the DPU AR in the KRK network for the base DPU for user B2;

• получают в ДПУ АР идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;• receive in the DPU A R the identifier BA2 of the basic DPU for user B2;

• инициируют со стороны ДПУ АР генерацию квантовозащищенного ключа с ДПУ ВА2;• initiate, from the side of the DPU AR, the generation of a quantum-protected key from the DPU BA2;

• назначают и сохраняют в ДПУ АР сгенерированный квантовозащищенный ключ ключом К12 для пары пользователей В1 и В2;• assign and save in the DPU A R the generated quantum-protected key with key K12 for the pair of users B1 and B2;

• назначают и сохраняют в ДПУ ВА2 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для пары пользователей В1 и В2;• assign and save in the DPU BA2 the generated quantum-protected key as key K12 for the pair of users B1 and B2;

• зашифровывают в ДПУ АР полученный ключ К12 на локальном ключе связи KP;• encrypt the received key K12 in the DPU A R using the local communication key KP;

• передают из ДПУ АР зашифрованный ключ К12 пользователю В1;• transfer the encrypted key K12 from the DPU A R to user B1;

• получают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12;• receive encrypted key K12 on the user side B1;

• расшифровывают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа KP, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2;• decrypt the encrypted key K12 on the user B1 side using the local key KP, obtaining the requested key K12 for communication with user B2;

• при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В1 отключение от ДПУ АР;• if necessary, disconnect from the A R DPU on the part of user B1;

• осуществляют со стороны пользователя В2 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АТ и получение ключа К12.• from the user B2 side, they connect to the KRK network to the selected current DPU A T and receive the K12 key.

Дополнительно ключ К12 перед передачей по квантовому маршруту от базового ДПУ ВА1 на текущий ДПУ АР, к которому подключен пользователь, зашифровывают на ключе связи K1 пользователя и его базового ДПУ, при этомAdditionally, the key K12, before being transmitted along the quantum route from the base DPU BA1 to the current DPU A R to which the user is connected, is encrypted using the communication key K1 of the user and his base DPU, while

• получают на стороне пользователя В1 от ДПУ АР зашифрованный последовательно на ключе связи K1 и локальном ключе KP ключ К12;• receive on the user side B1 from the DPU A R the key K12 encrypted sequentially on the communication key K1 and the local key KP;

• расшифровывают на стороне пользователя В1 с помощью локального ключа KP полученный зашифрованный ключ, получая ключ связи, зашифрованный на ключе связи K1;• decrypt the received encrypted key on the user B1 side using the local key KP, obtaining the communication key encrypted using the communication key K1;

• расшифровывают на стороне пользователя В1 с помощью локального ключа K1 полученный зашифрованный ключ, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2.• decrypt the received encrypted key on the user B1 side using the local key K1, obtaining the requested key K12 for communication with user B2.

Дополнительно пользователь при запросе ключа для связи с другим пользователем указывает пару идентификаторов базовых ДПУ, соответствующих паре пользователей в запросе.Additionally, when requesting a key for communication with another user, the user specifies a pair of base DPU identifiers corresponding to the pair of users in the request.

Также дополнительно передача запрошенного ключа К12 от базового ДПУ ВА1 осуществляется пользователю через цифровую сеть передачи данных с защитой на ключе связи K1.Additionally, the requested key K12 is transmitted from the base DPU BA1 to the user via a digital data transmission network with protection on the communication key K1.

Сети КРК, построенные по технологии доверенных промежуточных узлов, позволяют вырабатывать ключи для произвольных пар узлов сети для последующей передачи в подключенные к ним пользовательские устройства. Обычно необходимо определить пару узлов сети КРК, к которым подключены пользовательские устройства, для начала выработки ключа. Обычно к узлам сети КРК подключаются стационарные потребители ключей, поэтому на момент запроса ключа для связи с другим потребителем известна пара узлов сети КРК, к которым они подключены. В случае перемещения потребителей ключа между узлами сети КРК, что востребовано для мобильных устройств, невозможно заранее предсказать, с каким узлом сети КРК необходимо будет вырабатывать ключ.Trusted intermediate node networks (TINs) allow generating keys for arbitrary pairs of network nodes for subsequent transmission to user devices connected to them. It is usually necessary to determine the pair of TIN network nodes to which user devices are connected to begin generating the key. Stationary key consumers are usually connected to TIN network nodes, so at the time of requesting a key for communication with another consumer, the pair of TIN network nodes to which they are connected is known. In the case of key consumers moving between TIN network nodes, which is in demand for mobile devices, it is impossible to predict in advance with which TIN network node the key will need to be generated.

В качестве пользователей сети КРК рассматриваются вычислительных устройства обслуживающих потребности определенных физических лиц или других технических систем. Это могут быть для физических лиц, например, стационарные или переносные компьютеры или планшеты сотрудников компаний, а для технических систем - оконечные устройства типа маршрутизаторов, роутеров, видеорегистраторов и пр.The users of the CRC network are considered to be computing devices serving the needs of certain individuals or other technical systems. For individuals, these may be, for example, stationary or portable computers or tablets of company employees, and for technical systems - end devices such as routers, routers, video recorders, etc.

Для решения этой задачи в предложенном способе каждое подключаемое к сети КРК пользовательское устройство регистрируют (закрепляют) за заранее выбранным базовым узлом сети КРК. В случае стационарных пользователей функционирование сети КРК не меняется, так как они всегда подключены к своим базовым узлам. Базовые узлы сети КРК разных пользователей могут совпадать.To solve this problem, in the proposed method, each user device connected to the CRK network is registered (assigned) to a pre-selected base node of the CRK network. In the case of stationary users, the functioning of the CRK network does not change, since they are always connected to their base nodes. The base nodes of the CRK network of different users may coincide.

Для получения мобильным устройством ключа для связи с другим мобильным устройством выполняется подключение к произвольному узлу сети КРК, назовем его текущим узлом, в произвольный момент времени. В сети КРК есть вся необходимая информация о зарегистрированных пользовательских устройствах и их базовых узлах сети КРК. Поэтому запрос ключа для связи одного мобильного устройства с другим мобильным устройством перенаправляется из текущего узла первого пользователя в базовый узел первого пользователя. Ключ для связи двух пользователей вырабатываются между парой базовых узлов сети КРК и хранятся в них до востребования пользователями. Первый пользователь получит свой ключ сразу, а второй, когда подключится к некоторому узлу сети КРК, не обязательно своему базовому. За счет этого снижается время получения ключа пользователем, так как не требуется подключения второго пользователя к узлу сети КРК для начала генерации ключа.To obtain a key for communication with another mobile device, a connection is made to an arbitrary node of the CRK network, let's call it the current node, at an arbitrary time. The CRK network has all the necessary information about registered user devices and their base nodes of the CRK network. Therefore, a request for a key for communication between one mobile device and another mobile device is redirected from the current node of the first user to the base node of the first user. The key for communication between two users is generated between a pair of base nodes of the CRK network and is stored in them until requested by the users. The first user will receive his key immediately, and the second, when he connects to some node of the CRK network, not necessarily his base one. Due to this, the time for the user to receive the key is reduced, since the second user does not need to connect to the CRK network node to start generating the key.

Можно отметим, что возможны разные варианты подключения пользователей к ДПУ. Самый общий случай, когда пользователи подключаются к разным текущим ДПУ, каждый из которых не совпадает ни с одним из базовых ДПУ пользователей.It should be noted that there are different options for connecting users to the DPU. The most common case is when users connect to different current DPUs, each of which does not coincide with any of the users' basic DPUs.

При этом возможны варианты, при которых, например, пользователь подключается к базовому ДПУ второго пользователя. Для первого пользователя тем не менее этот ДПУ будет текущим ДПУ. Текущий ДПУ, к которому подключаются пользователи, может совпадать для обоих пользователей. В этом случае один и тот же ключ будет передан дважды, один раз от базового ДПУ первого пользователя, второй раз от базового ДПУ второго пользователя. Если один из пользователей подключается к своему базовому ДПУ, т.е. текущий и базовый ДПУ пользователя совпадают, то поиск базового ДПУ становится тривиальный и передача по квантовому маршруту не осуществляется, так как маршрут состоит из единственного ДПУ.In this case, there are options in which, for example, a user connects to the base DPU of the second user. For the first user, however, this DPU will be the current DPU. The current DPU to which users connect may be the same for both users. In this case, the same key will be transmitted twice, once from the base DPU of the first user, the second time from the base DPU of the second user. If one of the users connects to his base DPU, i.e. the current and base DPUs of the user coincide, then the search for the base DPU becomes trivial and transmission along the quantum route is not performed, since the route consists of a single DPU.

В случае, если оба пользователя подключатся к своим базовым ДПУ, то получится ситуация, описанная в прототипе.If both users connect to their base DPUs, the situation described in the prototype will occur.

Передача сгенерированного ключа из базового узла сети КРК в текущий узел осуществляется по квантовому маршруту с последовательным перешифрованием передаваемого ключа на квантовых ключах.The transmission of the generated key from the base node of the QRK network to the current node is carried out along a quantum route with sequential re-encryption of the transmitted key on quantum keys.

Квантовый маршрут - последовательность соседних ДПУ, соединяющий два ДПУ, между которыми надо передать ключ (определение и формирование рационального квантового маршрута предложено, например, в патенте РФ №2764458).A quantum route is a sequence of adjacent DPUs connecting two DPUs between which a key must be transmitted (the definition and formation of a rational quantum route is proposed, for example, in Russian patent No. 2764458).

В данном случае квантовые маршруты соединяют базовый и текущий ДПУ одного пользователя.In this case, quantum routes connect the base and current DPU of one user.

Соседние ДПУ - это ДПУ, соединенные квантовым каналом связи, а, следовательно, способные вырабатывать общий квантовый ключ для защиты передачи ключевой информации для связи двух пользователей.Adjacent DPUs are DPUs connected by a quantum communication channel and, therefore, capable of generating a common quantum key to protect the transmission of key information for communication between two users.

Дополнительно ключ, передаваемый пользователю из его базового узла сети КРК, может быть предварительно зашифрован на локальном ключе, сохраненном у пользователя и у его базового узла на этапе регистрации пользователя в сети КРК. За счет дополнительного шифрования также достигается повышение защищенности распределяемых ключей, так как они становятся недоступны узлам сети КРК при их передаче от базового узла сети КРК до текущего узла.Additionally, the key transmitted to the user from his base node of the CRK network can be pre-encrypted on a local key stored by the user and his base node at the stage of the user's registration in the CRK network. Due to additional encryption, the security of distributed keys is also increased, since they become inaccessible to the nodes of the CRK network when they are transmitted from the base node of the CRK network to the current node.

Дополнительно, при выполнении условия, что пользователь, первым из пары пользователей запросивший ключ для связи с другим пользователем, не отключится от текущего узла сети КРК до получения запрошенного ключа, выработка ключа для связи двух пользователей может осуществляться не между двумя базовыми узлами данных пользователей, а между текущим узлом первого пользователя и базовым узлом второго пользователя. Такие гарантии могут быть реализованы, например, организационными мерами получения ключей связи от сети КРК.Additionally, if the condition is met that the user who is the first of the pair of users to request a key for communication with another user does not disconnect from the current node of the CRC network before receiving the requested key, the generation of a key for communication between two users may be carried out not between the two base nodes of these users, but between the current node of the first user and the base node of the second user. Such guarantees may be implemented, for example, by organizational measures for obtaining communication keys from the CRC network.

Для упрощения поиска базовых узлов пользователей при первичной регистрации пользователя в сети КРК ему может передаваться не только идентификатор пользователя и локальный ключ связи с базовым узлом сети КРК, но и идентификатор базового узла. Пользователи обмениваются не только своими идентификаторами в сети КРК для формирования запросов, но и идентификаторами своих базовых узлов сети КРК. При запросе ключа для связи с другим пользователем текущему узлу сети КРК передается пара идентификаторов пользователей, для которых необходим ключ для связи, и соответствующая им пара идентификаторов базовых узлов сети КРК. В этом случае сеть КРК не осуществляет самостоятельно поиск базовых узлов пользователей, а вырабатывает квантовозащищенный ключ между указанными базовыми ДПУ.To simplify the search for user base nodes, during the initial registration of a user in the QRK network, he/she may be transferred not only the user identifier and the local key for communication with the QRK network base node, but also the identifier of the base node. Users exchange not only their identifiers in the QRK network to form requests, but also the identifiers of their base nodes of the QRK network. When requesting a key for communication with another user, the current QRK network node is transferred a pair of user identifiers for which a key for communication is required, and a corresponding pair of identifiers of the QRK network base nodes. In this case, the QRK network does not independently search for user base nodes, but generates a quantum-protected key between the specified base DPUs.

Процедура поиска базовых узлов пользователей, в общем случае, заключается в формировании и посылке запросов от одного ДПУ во все другие ДПУ и получении ответов на запросы через цифровую сеть передачи данных. Процедура может быть организована по-разному, в общем случае, например, запрос может быть послан в открытом виде, но предпочтительно посылать запрос зашифрованным. Для шифрования таких служебных запросов могут использоваться квантовозащищенные ключи, вырабатываемые между узлами сети КРК для нужд сети КРК.The procedure for searching for basic user nodes, in general, consists of forming and sending requests from one DPU to all other DPUs and receiving responses to requests via a digital data transmission network. The procedure can be organized in different ways; in general, for example, the request can be sent in clear form, but it is preferable to send the request encrypted. To encrypt such service requests, quantum-protected keys generated between the nodes of the QRK network for the needs of the QRK network can be used.

В моделях безопасности, допускающих передачу пользователю ключевой информации через цифровую сеть передачи данных от сети КРК, квантовозащищенный ключ, выработанный двумя базовыми ДПУ может передаваться напрямую от базового ДПУ пользователю с защитой на ключе связи пользователя и базового ДПУ.In security models that allow the transmission of key information to the user via a digital data transmission network from the QCD network, the quantum-protected key generated by two base DPUs can be transmitted directly from the base DPU to the user with protection on the communication key of the user and the base DPU.

После получения первого ключа для связи двух пользователей, эти пользователи могут вновь обращаться к сети КРК через некоторое время при необходимости получения нового ключа. Такая необходимость может возникать, например, при исчерпании нагрузки на ключ, истечении времени жизни ключа. Каждый пользователь в различных парах, составленных из совокупности пользователей сети КРК, может выступать как в роли первого пользователя, инициирующего создание ключа для связи, так и в роли второго пользователя, получающего ранее созданный ключ от своего базового ДПУ.After receiving the first key for communication between two users, these users can again access the CRC network after some time if it is necessary to receive a new key. Such a need may arise, for example, when the load on the key is exhausted, the key lifetime expires. Each user in different pairs composed of a set of CRC network users can act both as the first user initiating the creation of a key for communication, and as the second user receiving a previously created key from his base DPU.

Таким образом, удобство работы пользователей в сети КРК повышается, теперь пользователям не требуется быть привязанным к определенному месту или территории обслуживания какого-то определенного ДПУ.Thus, the convenience of users' work in the KRK network is increased; now users do not need to be tied to a specific location or service area of a specific DPU.

При этом также снижается время предоставления ключей для пользователей за счет того, что не требуется ожидание подключения второго пользователя к сети КРК.At the same time, the time it takes to provide keys to users is reduced due to the fact that there is no need to wait for the second user to connect to the KRK network.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фигуре графического изображения показана схема сети КРК из 5 ДПУ с двумя подключенными пользователями.The graphic image shows a diagram of a control room network consisting of 5 remote control units with two connected users.

Цифрами на фигуре обозначены:The numbers on the figure indicate:

1 - ДПУ сети КРК,1 - DPU of the KRK network,

2 - пользователь,2 - user,

3 - доверенная локальная линия связи,3 - trusted local communication line,

4 - квантовый канал связи между ДПУ (показана двойными линиями),4 - quantum communication channel between the DPU (shown by double lines),

5 - цифровая сеть передачи данных.5 - digital data transmission network.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Предложенный способ может быть реализован в какой-либо подходящей сети КРК, например, с использованием известной системы ViPNet QTS (https://infotecs.ru/products/vipnet-qts/).The proposed method can be implemented in any suitable QRC network, for example, using the well-known ViPNet QTS system (https://infotecs.ru/products/vipnet-qts/).

В качестве ДПУ выбираются программно-аппаратные комплексы ViPNet РУКС с доработанным программным обеспечением. В качестве квантового канала связи 4 выбирается одномодовое оптоволокно типа SMF-28 допустимой длины. Доверенная локальная линия связи 3 реализуется в виде канала протокола Ethernet. В качестве вычислительных устройств пользователей может быть использован, например, ноутбук с дополнительным программным модулем.ViPNet RUKS hardware and software systems with modified software are selected as DPU. Single-mode optical fiber of SMF-28 type of acceptable length is selected as quantum communication channel 4. Trusted local communication line 3 is implemented as an Ethernet protocol channel. For example, a laptop with an additional software module can be used as a user computing device.

Соответствующие изменения программного обеспечения и доработанные программные модули для ДПУ и вычислительных устройств пользователей могут быть сформированы специалистом по программированию (программистом) на основе знания выполняемых функций в способе.The corresponding changes to the software and modified software modules for the DPU and computing devices of users can be formed by a programming specialist (programmer) based on knowledge of the functions performed in the method.

Пусть сеть КРК состоит из 5 ДПУ с идентификаторами A1, А2, A3, А4, А5. Двум пользователям в системе назначены идентификаторы В1 и В2. Пользователям известны идентификаторы других пользователей, с которыми они могут устанавливать защищенное взаимодействие.Let the CRC network consist of 5 DPUs with identifiers A1, A2, A3, A4, A5. Two users in the system are assigned identifiers B1 and B2. The users know the identifiers of other users with whom they can establish secure interaction.

Для осуществления способа выполняют следующие действия:To implement the method, perform the following steps:

Выбирают некоторый ДПУ, например, с идентификатором А2 базовым для пользователя с идентификатором В1. Осуществляют первичное подключение пользователя к этому ДПУ через доверенную локальную линию связи, регистрируют пользователя на этом ДПУ, вырабатывают локальный ключ связи K1 в ДПУ. Передают ключ связи и идентификатор А2 пользователю.Select some DPU, for example, with identifier A2 as the base for the user with identifier B1. Perform the initial connection of the user to this DPU via a trusted local communication line, register the user on this DPU, generate a local communication key K1 in the DPU. Transfer the communication key and identifier A2 to the user.

Аналогично выбирают некоторый ДПУ, например, с идентификатором А4 базовым для пользователя с идентификатором В2. Осуществляют первичное подключение пользователя к этому ДПУ через доверенную локальную линию связи, регистрируют пользователя на этом ДПУ, вырабатывают локальный ключ связи К2 в ДПУ. Передают ключ связи и идентификатор А4 пользователю.Similarly, some DPU is selected, for example, with the identifier A4 as the base for the user with the identifier B2. The user is initially connected to this DPU via a trusted local communication line, the user is registered on this DPU, and a local communication key K2 is generated in the DPU. The communication key and the identifier A4 are transmitted to the user.

При необходимости получения ключа для связи со вторым пользователем первый пользователь подключается к ДПУ, в территории обслуживания которого он оказался в данный момент. Пусть это был ДПУ А1. Этот ДПУ будет текущим для первого пользователя. В ДПУ А1 формируют локальный ключ связи КЗ и передают его пользователю.If it is necessary to obtain a key for communication with the second user, the first user connects to the DPU in whose service area he is currently located. Let it be DPU A1. This DPU will be the current one for the first user. In DPU A1, a local communication key KZ is formed and transmitted to the user.

Формируют запрос ключа связи для пользователей В1 и В2, который передают в ДПУ А1. Проводят поиск со стороны ДПУ А1 в сети КРК базового ДПУ пользователя В1. В результате, определяют, что базовым для пользователя В1 является ДПУ А2 и перенаправляют запрос ключа связи для пары пользователей на этот базовый ДПУ.A request for a communication key is generated for users B1 and B2, which is transmitted to DPU A1. A search is conducted from DPU A1 in the KRK network of the base DPU of user B1. As a result, it is determined that DPU A2 is the base DPU for user B1 and the request for a communication key for a pair of users is redirected to this base DPU.

Проводят поиск со стороны ДПУ А2 в сети КРК базового ДПУ пользователя В2. В результате, определяют, что базовым для пользователя В2 является ДПУ А4. Вырабатывают квантовозащищенный ключ К12 между парой ДПУ А2 и А4, например, по протоколу ISTOQ-M (MP 26.5.003-2023 Методические рекомендации ТК26. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Ключевая система полносвязной многоарендаторной сети шифрованной связи на базе ККС ВРК с ДПУ, Москва, Технический комитет по стандартизации «криптографическая защита информации, 2023).A search is carried out from the side of DPU A2 in the QRC network of the base DPU of user B2. As a result, it is determined that the base DPU for user B2 is A4. A quantum-protected key K12 is generated between the pair of DPUs A2 and A4, for example, according to the ISTOQ-M protocol (MP 26.5.003-2023 Methodological recommendations TC26. Information technology. Cryptographic protection of information. Key system of a fully connected multi-tenant encrypted communication network based on the QCS VRK with DPU, Moscow, Technical Committee for Standardization "cryptographic protection of information, 2023).

Полученный квантовозащищенный ключ сохраняют в памяти базового ДПУ второго пользователя (ДПУ А4) до востребования.The obtained quantum-protected key is stored in the memory of the second user's base DPU (DPU A4) until required.

Определяют квантовый маршрут от ДПУ А2 до ДПУ А1. Пусть квантовый маршрут состоит из ДПУ со следующими идентификаторами: А2, A3, А1. Между ДПУ А2, A3 выработан квантовый ключ Q1, а между ДПУ с A3, А1 выработан квантовый ключ Q2.A quantum route is determined from DPU A2 to DPU A1. Let the quantum route consist of DPUs with the following identifiers: A2, A3, A1. Between DPUs A2, A3, a quantum key Q1 is generated, and between DPUs with A3, A1, a quantum key Q2 is generated.

Полученный квантовозащищенный ключ К12 зашифровывают на квантовом ключе Q1, например, с применением ключевого контейнера КЕХР15 (Р 1323565.1.017-2018 Рекомендации по стандартизации. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Криптографические алгоритмы, сопутствующие применению алгоритмов блочного шифровании, Москва, Стандартинформ, 2018.), и передают от ДПУ А2 на следующий ДПУ квантового маршрута A3. На этом ДПУ расшифровывают переданный ключ К12 на ключе Q1 и зашифровывают на ключе Q2. Затем зашифрованный ключ передают на следующий ДПУ квантового маршрута А1, на котором расшифровывают полученный ключ на ключе Q2 и получают запрошенный ключ связи К12.The obtained quantum-protected key K12 is encrypted on the quantum key Q1, for example, using the key container KEHR15 (R 1323565.1.017-2018 Recommendations for standardization. Information technology. Cryptographic protection of information. Cryptographic algorithms accompanying the use of block encryption algorithms, Moscow, Standartinform, 2018.), and transmitted from the DPU A2 to the next DPU of the quantum route A3. At this DPU, the transmitted key K12 is decrypted on the key Q1 and encrypted on the key Q2. Then the encrypted key is transmitted to the next DPU of the quantum route A1, where the received key is decrypted on the key Q2 and the requested communication key K12 is obtained.

Зашифровывают ключ связи К12 на локальном ключе связи текущего ДПУ и первого пользователя КЗ. Зашифрованный ключ передают пользователю по локальной линии связи. Пользователь расшифровывает полученный зашифрованный ключ на локальном ключе связи КЗ и получает запрошенный ключ связи К12 для связи со вторым пользователем. Теперь пользователь может отключиться от текущего ДПУ.The communication key K12 is encrypted on the local communication key of the current DPU and the first user KZ. The encrypted key is transmitted to the user via the local communication line. The user decrypts the received encrypted key on the local communication key KZ and receives the requested communication key K12 for communication with the second user. Now the user can disconnect from the current DPU.

Второй пользователь при необходимости получения ключа для связи с первым пользователем, подключается к ДПУ, в зоне обслуживания которого он оказался в данный момент. Пусть это будет ДПУ А5. Этот ДПУ будет текущим для второго пользователя. В ДПУ А5 формируют локальный ключ связи К4 и передают его пользователю.The second user, when it is necessary to obtain a key for communication with the first user, connects to the DPU in whose service area he is currently located. Let this be DPU A5. This DPU will be the current one for the second user. In DPU A5, a local communication key K4 is formed and transmitted to the user.

Формируют запрос ключа связи для пользователей В1 и В2, который передают в ДПУ А5. Проводят поиск со стороны ДПУ А5 в сети КРК базового ДПУ пользователя с В2. В результате, определяют, что базовым для пользователя В2 является ДПУ А4 и перенаправляют запрос ключа связи для пары пользователей на этот базовый ДПУ.A request for a communication key is generated for users B1 and B2, which is transmitted to DPU A5. A search is conducted from DPU A5 in the KRK network of the base DPU of the user with B2. As a result, it is determined that the base DPU for user B2 is DPU A4 and the request for a communication key for a pair of users is redirected to this base DPU.

ДПУ А4 имеет сохраненный ранее ключ К12 для связи пользователей В1 и В2. Определяют квантовый маршрут от ДПУ А4 до ДПУ А5. Пусть квантовый маршрут состоит из ДПУ со следующими идентификаторами: А4, А5. Между ДПУ А4 и А5 выработан квантовый ключ Q3.DPU A4 has a previously saved key K12 for communication between users B1 and B2. A quantum route is determined from DPU A4 to DPU A5. Let the quantum route consist of DPUs with the following identifiers: A4, A5. A quantum key Q3 is generated between DPUs A4 and A5.

Полученный квантовозащищенный ключ К12 зашифровывают на квантовом ключе Q3 и передают от ДПУ А4 на следующий ДПУ квантового маршрута А5. На этом ДПУ расшифровывают переданный ключ К12 на ключе Q3.The resulting quantum-protected key K12 is encrypted on the quantum key Q3 and transmitted from the DPU A4 to the next DPU of the quantum route A5. At this DPU, the transmitted key K12 is decrypted on the key Q3.

Зашифровывают ключ связи К12 на локальном ключе связи текущего ДПУ А5 и второго пользователя К4. Зашифрованный ключ передают пользователю по локальной линии связи. Пользователь расшифровывает полученный зашифрованный ключ на локальном ключе связи К4 и получает запрошенный ключ связи К12 для связи с первым пользователем. Теперь второй пользователь также может отключиться от текущего ДПУ.The communication key K12 is encrypted on the local communication key of the current DPU A5 and the second user K4. The encrypted key is transmitted to the user via the local communication line. The user decrypts the received encrypted key on the local communication key K4 and receives the requested communication key K12 for communication with the first user. Now the second user can also disconnect from the current DPU.

Теперь оба пользователя В1 и В2 обладают ключом К12 для связи и могут, при необходимости, осуществлять защищенное взаимодействие друг с другом через цифровую сеть передачи данных.Now both users B1 and B2 have the K12 key for communication and can, if necessary, carry out secure interaction with each other via a digital data transmission network.

Claims (91)

Способ выработки и распределения ключей в сети квантового распределения ключей, включающейA method for generating and distributing keys in a quantum key distribution network that includes совокупность из N доверенных промежуточных узлов (ДПУ), причем ДПУ соединены волоконно-оптическими линиями связи;a set of N trusted intermediate nodes (TINs), where the TINs are connected by fiber-optic communication lines; каждому ДПУ в сети назначен уникальный идентификатор узла Ai, i от 1 до N;each DPU in the network is assigned a unique node identifier Ai, i from 1 to N; каждый ДПУ соединен с цифровой сетью передачи данных,each DPU is connected to a digital data transmission network, каждый ДПУ имеет доверенную локальную линию связи для подключения пользователей;each DPU has a trusted local communication line for connecting users; совокупность из М вычислительных устройств (пользователей), по крайней мере двух, обслуживающих потребности определенных физических лиц или других технических систем, причемa set of M computing devices (users), at least two, serving the needs of certain individuals or other technical systems, and каждому пользователю в сети квантового распределения ключей (КРК) назначен уникальный идентификатор Bi, i от 1 до М; каждому пользователю в сети КРК назначен после первого обращения базовый ДПУ с идентификатором BAi;each user in the quantum key distribution (QKD) network is assigned a unique identifier Bi, i from 1 to M; each user in the QKD network is assigned a basic DPU with the identifier BAi after the first request; каждый пользователь зарегистрирован на своем базовом ДПУ; каждому пользователю известны идентификаторы всех других пользователей, для связи с которыми ему требуется ключ;each user is registered on his basic DPU; each user knows the identifiers of all other users, for communication with whom he requires a key; каждый пользователь соединен с цифровой сетью передачи данных; при этом каждый ДПУ выполнен с возможностьюeach user is connected to a digital data transmission network; each DPU is designed with the ability генерации квантовозащищенного ключа с любым другим ДПУ;generation of a quantum-protected key with any other DPU; генерации квантового ключа QK с любым соседним ДПУ;generation of a quantum key QK with any neighboring DPU; расчета квантового маршрута до любого другого ДПУ;calculation of the quantum route to any other DPU; определения идентификатора базового ДПУ по заданному идентификатору пользователя;determining the identifier of the base DPU based on the specified user identifier; регистрации пользователей, причем при регистрации пользователя на ДПУ производится аутентификация этого пользователя в сети квантового распределения ключей (КРК);user registration, and when a user registers on the DPU, this user is authenticated in the quantum key distribution (QKD) network; формирования при регистрации пользователя на текущем ДПУ локального ключа связи KN между ДПУ и пользователем, который сохраняется в ДПУ и у пользователя;formation, upon registration of the user at the current DPU, of a local communication key KN between the DPU and the user, which is saved in the DPU and with the user; формировать и передавать пользователю зашифрованные сообщения на сформированном ключе связи KN через доверенную локальную линию связи;generate and transmit encrypted messages to the user using the generated communication key KN via a trusted local communication line; хранить сформированные ключи для пар пользователей;store generated keys for user pairs; обслуживать пользователей в определенной территориальной зоне; при этом каждый пользователь обладает возможностьюserve users in a specific territorial zone; each user has the ability to получать и передавать данные через цифровую сеть передачи данных; получать и передавать данные в ДПУ при подключении через доверенную локальную линию связи;receive and transmit data via a digital data transmission network; receive and transmit data to the DPU when connected via a trusted local communication line; шифровать и расшифровывать данные на сформированном ключе связи KN;encrypt and decrypt data on the generated communication key KN; хранить и обрабатывать данные в процессе работы;store and process data during operation; способ заключается в том, что:the method is that: осуществляют доверенным образом со стороны пользователя В1 первичное подключение к сети КРК на базовом ДПУ ВА1 в территориальной зоне его обслуживания через доверенную локальную линию связи, в процессе которого производят следующие действия:carry out, in a trusted manner, on the part of user B1, the initial connection to the KRK network on the base DPU BA1 in the territorial zone of its service through a trusted local communication line, during which the following actions are performed: регистрируют пользователя с присвоением идентификатора В1;register the user and assign the identifier B1; проводят аутентификацию пользователя в сети КРК с выработкой локального ключа связи K1;carry out user authentication in the CRC network with the generation of a local communication key K1; передают идентификатор данного ДПУ ВА1 пользователю в качестве базового;transmit the identifier of this DPU BA1 to the user as a base one; передают локальный ключ связи К1 пользователю;transmit the local communication key K1 to the user; осуществляют доверенным образом со стороны пользователя В2 первичное подключение к сети КРК на базовом ДПУ ВА2 в территориальной зоне его обслуживания через доверенную локальную линию связи, в процессе которого производят следующие действия:carry out, in a trusted manner, on the part of user B2, the initial connection to the KRK network on the base DPU BA2 in the territorial zone of its service through a trusted local communication line, during which the following actions are performed: регистрируют пользователя с присвоением идентификатора В2;register the user and assign the B2 identifier; проводят аутентификацию пользователя в сети КРК с выработкой локального ключа связи K2;carry out user authentication in the KRK network with the generation of a local communication key K2; передают идентификатор данного ДПУ ВА2 пользователю в качестве базового;transmit the identifier of this DPU VA2 to the user as a base one; передают локальный ключ связи К2 пользователю;transmit the local communication key K2 to the user; при необходимости работы из другой выбранной территориальной зоны, осуществляют со стороны пользователя В1 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АР, обслуживающему выбранную территориальную зону;if it is necessary to work from another selected territorial zone, a connection is made from the user B1 side to the KRK network to the selected current DPU AR servicing the selected territorial zone; формируют и передают от ДПУ АР пользователю В1 локальный ключ связи КР с этим ДПУ;generate and transmit from the DPU A R to the user B1 a local communication key KR with this DPU; высылают запрос от пользователя В1 в ДПУ Ар о предоставлении ключа для связи с выбранным пользователем В2;send a request from user B1 to DPU A r to provide a key for communication with the selected user B2; получают запрос в ДПУ АР от пользователя В1 о предоставлении ключа; проводят со стороны ДПУ АР поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В1;receive a request from user B1 to the DPU A R to provide a key; conduct a search on the part of the DPU A R in the KRK network for the base DPU for user B1; получают в ДПУ АР идентификатор ВА1 базового ДПУ для пользователя В1;receive in the DPU A R the identifier BA1 of the basic DPU for user B1; высылают запрос из ДПУ АР в ДПУ ВА1 для получения ключа К12 для обеспечения связи пользователя В1 и пользователя В2;send a request from DPU A R to DPU BA1 to obtain key K12 to ensure communication between user B1 and user B2; проводят со стороны ДПУ ВА1 поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;from the side of DPU BA1, a search is carried out in the KRK network of the base DPU for user B2; получают в ДПУ ВА1 идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;receive in DPU BA1 the identifier BA2 of the basic DPU for user B2; инициируют со стороны ДПУ ВА1 генерацию квантовозащищенного ключа К12 с ДПУ ВА2;initiate, from the side of the DPU VA1, the generation of a quantum-protected key K12 from the DPU VA2; назначают и сохраняют в ДПУ ВА1 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для связи пользователя В1 и пользователя В2;assign and save in the DPU BA1 the generated quantum-protected key as key K12 for communication between user B1 and user B2; назначают и сохраняют в ДПУ ВА2 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для связи пользователя В1 и пользователя В2;assign and save in the DPU BA2 the generated quantum-protected key as key K12 for communication between user B1 and user B2; вычисляют в ДПУ ВА1 квантовый маршрут до ДПУ АР;calculate in DPU BA1 the quantum route to DPU A R ; передают из ДПУ ВА1 ключ К12 по вычисленному квантовому маршруту в ДПУ АР, причем на каждом сегменте квантового маршрута между соседними ДПУ AI и ДПУ AJ transmit from DPU BA1 the key K12 along the calculated quantum route to DPU A R , and on each segment of the quantum route between neighboring DPUs A I and DPUs A J зашифровывают ключ К12 на квантовом ключе QKI J между соседними ДПУ;encrypt the key K12 on the quantum key QK IJ between adjacent DPUs; передают ключ К12 в зашифрованном виде YI J=ENC_QKI J (К12) на квантовом ключе QKI J и между этими ДПУ;transmit the key K12 in encrypted form Y IJ =ENC_QK IJ (K12) on the quantum key QK IJ and between these DPUs; получают в ДПУ АР зашифрованный ключ YI J от предпоследнего ДПУ квантового маршрута;receive in the DPU A R the encrypted key Y IJ from the penultimate DPU of the quantum route; расшифровывают в ДПУ АР полученный зашифрованный ключ YI J и получают ключ К12;decrypt the received encrypted key Y IJ in the DPU A R and obtain the key K12; зашифровывают в ДПУ АР полученный ключ К12 на локальном ключе связи KP;encrypt the received key K12 in the DPU A R using the local communication key KP; передают из ДПУ АР зашифрованный ключ К12 пользователю В1;transmit the encrypted key K12 from the DPU A R to user B1; получают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12;receive encrypted key K12 on the user side B1; расшифровывают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа связи KP, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2;decrypt the encrypted key K12 on the user B1 side using the local communication key KP, obtaining the requested key K12 for communication with user B2; при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В1 отключение от ДПУ АР;if necessary, disconnect from the DPU A R on the part of user B1; осуществляют со стороны пользователя В2 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АТ;carry out, from the user B2 side, a connection to the KRK network to the selected current DPU A T ; формируют и передают от ДПУ АТ пользователю В2 локальный ключ связи КТ с этим ДПУ;generate and transmit from the DPU A T to the user B2 a local key for communication between the CT and this DPU; высылают запрос от пользователя В2 в ДПУ АТ о предоставлении ключа для связи с выбранным пользователем В1;send a request from user B2 to the DPU A T to provide a key for communication with the selected user B1; получают запрос в ДПУ АТ от пользователя В2 о предоставлении ключа;receive a request to the DPU A T from user B2 to provide a key; проводят со стороны ДПУ АТ поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;from the side of the DPU A T, a search is carried out in the KRK network of the base DPU for user B2; получают в ДПУ АТ идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;receive in the DPU A T the identifier BA2 of the basic DPU for user B2; высылают запрос из ДПУ АТ в ДПУ ВА2 для получения ключа К12 для обеспечения связи пользователя В1 и пользователя В2;send a request from DPU A T to DPU BA2 to obtain key K12 to ensure communication between user B1 and user B2; вычисляют в ДПУ ВА2 квантовый маршрут до ДПУ АТ;calculate in DPU BA2 the quantum route to DPU A T ; передают из ДПУ ВА2 ключ К12 по вычисленному квантовому маршруту в ДПУ АТ, причем на каждом сегменте квантового маршрута между соседними ДПУ AI и ДПУ AJ transmit from DPU BA2 the key K12 along the calculated quantum route to DPU A T , and on each segment of the quantum route between neighboring DPUs A I and DPUs A J зашифровывают ключ К12 на квантовом ключе QKI J между соседними ДПУ;encrypt the key K12 on the quantum key QK IJ between adjacent DPUs; передают ключ К12 в зашифрованном виде YI J=ENC_QKI J (К12) на квантовом ключе QKI J между этими ДПУ;transmit the key K12 in encrypted form Y IJ =ENC_QK IJ (K12) on the quantum key QK IJ between these DPUs; получают в ДПУ АТ зашифрованный ключ YI J от предпоследнего ДПУ квантового маршрута;receive in the DPU A T the encrypted key Y IJ from the penultimate DPU of the quantum route; расшифровывают в ДПУ АТ полученный зашифрованный ключ Yi j и получают ключ К12;decrypt the received encrypted key Y ij in the DPU A T and obtain the key K12; зашифровывают в ДПУ АТ ключ К12 на локальном ключе связи KT;encrypt the K12 key in the DPU AT using the local communication key KT; передают из ДПУ АТ зашифрованный ключ К12 пользователю В2;transmit the encrypted key K12 from the DPU A T to user B2; получают на стороне пользователя В2 зашифрованный ключ К12;receive encrypted key K12 on the user side B2; расшифровывают на стороне пользователя В2 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа KT, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В1;decrypt the encrypted key K12 on the user B2 side using the local key KT, obtaining the requested key K12 for communication with user B1; при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В2 отключение от ДПУ АТ;if necessary, disconnection from the A T DPU is carried out by user B2; при необходимости, осуществляют обмен сообщениями между пользователем В1 и пользователем В2, зашифрованными на ключе К12, через цифровую сеть передачи данных.if necessary, they exchange messages between user B1 and user B2, encrypted with key K12, via a digital data transmission network. 2. Способ по п. 1, в котором после получения запроса в ДПУ АР от пользователя В1 о предоставлении ключа для связи с выбранным пользователем В22. The method according to paragraph 1, in which after receiving a request to the DPU A R from user B1 to provide a key for communication with the selected user B2 проводят со стороны ДПУ АР поиск в сети КРК базового ДПУ для пользователя В2;from the side of the DPU A R, a search is carried out in the KRK network of the base DPU for user B2; получают в ДПУ АР идентификатор ВА2 базового ДПУ для пользователя В2;receive in the DPU A R the identifier BA2 of the basic DPU for user B2; инициируют со стороны ДПУ АР генерацию квантовозащищенного ключа с ДПУ ВА2;initiate, from the side of the DPU A R, the generation of a quantum-protected key from the DPU BA2; назначают и сохраняют в ДПУ АР сгенерированный квантовозащищенный ключ ключом К12 для пары пользователей В1 и В2;assign and save in the DPU A R the generated quantum-protected key with key K12 for the pair of users B1 and B2; назначают и сохраняют в ДПУ ВА2 сгенерированный квантовозащищенный ключ в качестве ключа К12 для пары пользователей В1 и В2;assign and save in the DPU BA2 the generated quantum-protected key as key K12 for the pair of users B1 and B2; зашифровывают в ДПУ АР полученный ключ К12 на локальном ключе связи KP;encrypt the received key K12 in the DPU A R using the local communication key KP; передают из ДПУ АР зашифрованный ключ К12 пользователю В1;transmit the encrypted key K12 from the DPU A R to user B1; получают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12;receive encrypted key K12 on the user side B1; расшифровывают на стороне пользователя В1 зашифрованный ключ К12 с помощью локального ключа КР, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2;decrypt the encrypted key K12 on the user B1 side using the local key KR, obtaining the requested key K12 for communication with user B2; при необходимости, осуществляют со стороны пользователя В1 отключение от ДПУ АР;if necessary, disconnect from the DPU A R on the part of user B1; осуществляют со стороны пользователя В2 подключение к сети КРК к выбранному текущему ДПУ АТ и получение ключа К12.On the user side B2 connects to the KRK network to the selected current DPU A T and receives the K12 key. 3. Способ по п. 1, в котором ключ К12 перед передачей по квантовому маршруту от базового ДПУ ВА1 на текущий ДПУ АР, к которому подключен пользователь, зашифровывают на ключе связи К1 пользователя и его базового ДПУ, при этом3. The method according to item 1, in which the key K12, before being transmitted along the quantum route from the base DPU BA1 to the current DPU A R to which the user is connected, is encrypted using the communication key K1 of the user and his base DPU, wherein получают на стороне пользователя В1 от ДПУ АР зашифрованный последовательно на ключе связи К1 и локальном ключе КР ключ К12;receive on the user side B1 from the DPU A R the key K12 encrypted sequentially on the communication key K1 and the local key KR; расшифровывают на стороне пользователя В1 с помощью локального ключа KP полученный зашифрованный ключ, получая ключ связи, зашифрованный на ключе связи К1;decrypt the received encrypted key on the user B1 side using the local key KP, obtaining the communication key encrypted on the communication key K1; расшифровывают на стороне пользователя В1 с помощью локального ключа K1 полученный зашифрованный ключ, получая запрошенный ключ К12 для связи с пользователем В2.decrypt the received encrypted key on the user B1 side using the local key K1, obtaining the requested key K12 for communication with user B2. 4. Способ по п. 1, в котором пользователь при запросе ключа для связи с другим пользователем указывает пару идентификаторов базовых ДПУ, соответствующих паре пользователей в запросе.4. The method according to item 1, wherein the user, when requesting a key for communication with another user, specifies a pair of identifiers of base DPUs corresponding to the pair of users in the request. 5. Способ по п. 1, в котором передача запрошенного ключа К12 от базового ДПУ ВА1 осуществляется пользователю через цифровую сеть передачи данных с защитой на ключе связи K1.5. The method according to item 1, in which the transmission of the requested key K12 from the base DPU BA1 to the user is carried out via a digital data transmission network with protection on the communication key K1.
RU2024113503A 2024-05-20 Method for generating key between nodes of computer network using quantum key distribution system RU2831046C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2831046C1 true RU2831046C1 (en) 2024-11-29

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10348493B2 (en) * 2015-01-08 2019-07-09 Alibaba Group Holding Limited Quantum key distribution system, method and apparatus based on trusted relay
US20190260581A1 (en) * 2016-11-04 2019-08-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Quantum key relay method based on centralized management and control network, and apparatus
CN112134695A (en) * 2020-08-14 2020-12-25 江苏亨通问天量子信息研究院有限公司 Cloud platform management method and system based on quantum key distribution technology
RU2752844C1 (en) * 2020-12-10 2021-08-11 Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Key generation and distribution system and method for distributed key generation using quantum key distribution (options)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10348493B2 (en) * 2015-01-08 2019-07-09 Alibaba Group Holding Limited Quantum key distribution system, method and apparatus based on trusted relay
US20190260581A1 (en) * 2016-11-04 2019-08-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Quantum key relay method based on centralized management and control network, and apparatus
CN112134695A (en) * 2020-08-14 2020-12-25 江苏亨通问天量子信息研究院有限公司 Cloud platform management method and system based on quantum key distribution technology
RU2752844C1 (en) * 2020-12-10 2021-08-11 Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Key generation and distribution system and method for distributed key generation using quantum key distribution (options)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102487137B1 (en) Method, apparatus, device and medium for blockchain-based muti-party computation
WO2020108019A1 (en) Consortium blockchain-based data transfer method and device
US8295489B2 (en) Method for sharing a link key in a ZigBee network and a communication system therefor
US20040161110A1 (en) Server apparatus, key management apparatus, and encrypted communication method
CA2462448A1 (en) Access and control system for network-enabled devices
Zhu et al. Resource allocation in quantum-key-distribution-secured datacenter networks with cloud–edge collaboration
US11470065B2 (en) Protection of private data using an enclave cluster
US12309298B2 (en) Method and corresponding system for controlling secure execution of operations by interconnected devices
US11005658B2 (en) Data transmission system with security mechanism and method thereof
Bhattacharjee et al. Blockchain-based secure and reliable manufacturing system
CN114186213B (en) Data transmission method, device, equipment and medium based on federal learning
CN113472668A (en) Routing method and system in multi-party security computing
Sharma et al. Consistent Round Hash optimized SRP-6a-based end-to-end mutual authentication for secure data transfer in industry 4.0
RU2831046C1 (en) Method for generating key between nodes of computer network using quantum key distribution system
US20250373416A1 (en) User base device, cryptographic communication system, and cryptographic communication method
US12476830B2 (en) Real-time IoT data sharing system supporting attribute-based access control and method thereof
RU2752844C1 (en) Key generation and distribution system and method for distributed key generation using quantum key distribution (options)
Xu et al. Stochastic resource allocation in quantum key distribution for secure federated learning
KR101067720B1 (en) Communication device and method using public key cryptographic algorithm and group key
RU2832103C1 (en) System for generating and distributing keys, interfaced with quantum key distribution network, and method for generating and distributing keys in it
CN114944915A (en) Threshold proxy re-encryption method and related device for non-interactive dynamic proxy
TWI697807B (en) Data transmission system with security mechanism and method thereof
RU2838046C1 (en) Method of generating and distributing keys in multi-segment network with quantum key distribution
CN109922034B (en) Transmission system and method with security control mechanism
WO2021029173A1 (en) Communication system