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[IEEE 2018国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 济州(2018.10.17-2018.10.19)] 2018年国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 量子密钥分发的单迹侧信道分析

DOI：10.1109/ictc.2018.8539703 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 当前如迪菲-赫尔曼密钥交换等密钥交换协议的安全性基于数论难题的计算难度。然而，这些协议正面临随机数生成器缺陷、CPU算力提升、窃听者新型攻击手段以及量子计算机问世等威胁。量子密钥分发（QKD）通过量子特性实现密钥交换且无拦截风险，有效应对了这些挑战。近期QKD系统的发展实现了低误码率的稳定密钥生成，使其迅速成为具有商业可行性的方案。但需注意的是，尽管QKD系统的安全性由量子物理原理保障，其疏忽实施仍可能导致系统脆弱。本文首次针对即插即用型QKD系统提出侧信道攻击方法：通过获取Alice端相位调制器的单次电磁信号轨迹，我们将其划分为四类——对应BB84协议中比特与基矢组合的数量。研究证实该即插即用QKD系统存在侧信道攻击漏洞，必须采取相应防护措施。
作者： Suhri Kim，Sunghyun Jin，Yechan Lee，Byeonggyu Park，Hanbit Kim，Seokhie Hong
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出并演示一种针对即插即用量子密钥分发（QKD）系统的侧信道攻击方法：通过单条电磁轨迹对原始密钥比特进行分类与恢复，揭示实际部署中的安全漏洞。

研究成果

该研究成功证明，即插即用型量子密钥分发（QKD）系统易受单次电磁信号痕迹的侧信道攻击，攻击者可将信号分类为与密钥比特对应的四组模式。由于该攻击不涉及量子信道且无法被检测，这凸显了实际应用中采取防护措施的必要性。未来工作应聚焦于开发缓解策略，以增强QKD系统抵御此类物理攻击的安全性。

研究不足

该攻击依赖于量子密钥分发系统的具体实现方式，可能无法推广至所有系统。攻击者需通过物理接触捕获电磁信号痕迹，且攻击效果取决于测量设备的灵敏度。潜在的优化方向包括提高痕迹分类的准确性，以及适配不同的量子密钥分发实现方案。

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