الكم الترميز

هذه الورقه سوف يغطي مجال الكم الترميز. الكم التشفير هو طريقة الحصول على المعلومات التى تم التوصل اليها وقتها. وحتى الآن ، اي ارسال المعلومات عبر الشبكه ، حتى مشفره ، قد خضعت لعملية التنصت. لا توجد طرق الاثبات - مجنون لضمان سرية المعلومات. اذا كان هاكر اسر الرئيسية للرسالة أو ملف يستخدم الترميز بالمفتاح العمومي ، والتشفير لا طائل منه. الكم الترميز يسعى الى التغيير من خلال استخدام هذا الكم من اساسيات ميكانيكي. ونتيجة لهذه الأساسيات ، كمية نظام تتعطل كلما حاول الشخص لقياس او تحديد كمية انه بطريقة ما. اذا كانت لاعتراض هاكر الرئيسية في كمية الترميز سيكون هناك نظام للكشف العيوب الرئيسية في. الرسالة أو الملف لن يتم ارسال أي إذا تم اكتشاف الحالات الشاذة ، ولذلك فإن هذه المعلومات لا يجوز المساس بها. وهذا لا يمكن ضمانه في الترميز بالمفتاح العمومي.

الانترنت قد تغير حياتنا. لا تصدق عن النمو ، لا سيما خلال العقد الماضي بالاثاره الاعمال التجارية والمستهلكين على حد سواء. الى جانب المزايا التي جلبت في الطريقة التي نعيش بها والعمل ، قد اثارت ايضا شواغل أخرى. اكبر قلق هو أمن المعلومات الحساسة عندما احال عبر شبكة الانترنت. سرقة الهوية اصبحت تزداد شيوعا مع المعلومات مثل ارقام الضمان الاجتماعي ، وأرقام بطاقات الائتمان ، معلومات الحساب المصرفي ، وتفاصيل شخصية وتحال الملايين من مرة في اليوم. للمساعدة على ضمان سرية المعلومات الشخصيه للشركات والمهنيين وغيرهم من انها قد تلجأ الى استخدام الترميز. التشفير هو ترميز المعلومات لجعلها قراءتها لاولئك الذين لا ينبغي ان الحصول على المعلومات. وهناك العديد من أساليب التشفير المتاحة تتراوح من بسيطة الى معقدة للغاية. وبغض النظر عن الطريقة التي تختارها ، والأساليب الحالية كلها تستند الى علم التشفير. الترميز ليست جديدة والعلوم. وقد تم بالفعل حول منذ قرون. وقبل ظهور الحواسيب كان التشفير الذي تستخدمه الحكومات في المقام الأول ، لا سيما بالنسبة للسرية المعلومات العسكرية. واحد من أقرب الاستخدامات المعروفة الترميز هو والشفرات وقيصر ، الذي يعود الى الرومانيه مرات. (تايسون ، 2008)

هذا هو مخطط التشفير وقال انها كانت تستخدم من قبل يوليوس قيصر للاتصال سرا مع جيشه. قيصر ان تحدد عن طريق تحويل كل رسالة في رسالة وجهها في مستوى عدد من الاماكن ، قال انه يستطيع ان يرسل رسائل جنرالات أمن. وقد وظف والشفرات وبسيطة ولكنها فعالة. وقال انه تحول كل رسالة في الرسالة الغير مشفره رسالة الى ثلاث مساحات الحق وفقا لحروفها. علامات الترقيم مساحات وستظل دون تغيير. واذا حدث للعدو اعتراض والشفرات ونص الرسالة ، كما يبدو منذ gibberish فقط caesars الجنرالات يعرف القانون. على سبيل المثال ، من اجل "العودة الى روما" ستصبح "uhwxua WR urph". مرة واحدة قادته تلقى رسالة ، فانها يمكن ان decipher انها ببساطة عن طريق تحويل كل رسالة منها ثلاث مساحات العودة الى اليسار الكشف عن الرسالة الغير مشفره. (الثالوث ، 2006)

على الرغم من ان هذه هي طريقة التشفير قوية بما فيه الكفايه لقيصر الوقت ، على اساس قانون حقوق سهل جدا للكمبيوتر لكراك. في الواقع ، نظرا لفهمنا لعلم التشفير واليوم ، يمكن ان تكون هذه الاصفار متصدع من السهل الى حد ما من قبل ومن جهة المتقدمه باستخدام الرياضيات والاحصاء. ولذلك ، في استخدام نظم التشفير اليوم على شبكة الانترنت جميع استخدام الخوارزميات القائم على الحاسوب. غالبية الحاسوب في استخدام نظم التشفير يمكن تصنيفها في واحدة من هاتين الفئتين. وهي اما استخدام متناسقه - مفتاح التشفير او المفتاح العام (غير المتماثله) التشفير.

- الاستخدامات الرئيسية المتماثله رئيسي واحد ، ومفتاح خاص على اساس خوارزميه خاصة ، الى كل من فك شفره وتشفير الملف. مفتاح التشفير بين القطاعين العام وتستخدم المفتاحين. مفتاح واحد ، والمفتاح العام الذى يشارك فيه ، ويستخدم لتشفير الملف. أ الرئيسي الثاني ، ويسمى المفتاح الخاص ، وهو يستعمل لفك شفره الملف. ويتم ذلك عن طريق استخدام بعثرة القيمه. والفكره الاساسية هى قاعدة لتغيير المدخلات باستخدام خوارزميه البعثره. مثال بسيط من شأنه ان قيمة مدخلا 10000 مضروبه في 150 من تشويش. الناتج سيكون بعثرة بقيمة 1.500.000. فإذا كان شخص ما كانت لاعتراض قيمة البعثره ، فانه سيكون من الصعب تحديد القيمه الاصليه من دون ان تكون لديه 10000 خوارزميه البعثره. بعثرة الخوارزميات هي في الواقع اكثر تعقيدا من هذا مع مفاتيح استنادا الى ارقام 128 بت او أعلى. أ 128 بت العدد 2128 التوليفات الممكنة. هذا 3402823669209384634633746074300000000000000000000000000000000000000 قيم مختلفة! (تايسون ، 2008)

على الرغم من ان هذا يبدو ان ارتفاع عدد فلكيا ، وكأن المرء ان يتساءل كيف ذلك لا يمكن ان نخدع - دليل على ذلك ، هناك عيب رئيسي واحد مع اساليب التشفير المستخدمة حاليا. الرئيسية يجب ان يكون معروفا لدى ابلاغ الاطراف. ثم المشكلة تكمن في توزيع المفاتيح بشكل آمن. واذا كان شخص او الاعتراض يكتشف الرئيسية ، وحتى اكثر تعقيدا وتكلفة نظام التشفير يمكن ان تكون عديمة الفاءده. في أكثر الأحيان في اطار معايير اليوم انه من المستحيل تحديد بيقين مطلق أن تستخدم مفاتيح ولم تتعرض لما يثير الشبهه. الكم الترميز بالمفتاح ، والتي يطلق عليها كمية التوزيع الرئيسية ، وتسعى لتغيير هذا من خلال استخدام ميكانيكا الكم. هذه الطريقة من شأنها السماح للمستخدمين مشتركة لانتاج سلسلة عشواءيه بت لتشفير وفك شفره رسالة. الرئيسية الكم من شأنه ان يكفل توزيع هذه السلسله من شأنه ان يعرف الا الى الاطراف ان الرسالة هو ل.

نظرية ميكانيكا الكم وقد حولها لاكثر من ثمانين عاما حتى الآن. على الرغم من ان العديد من المفاهيم غير بديهيه ، قدم وصفا دقيقا من العالم على المستوى الذري. هذه النظريه قد يستخدم لصنع الكثير من التقدم والاكتشافات الرئيسية في عصرنا. تصميم اشعه الليزر ، والبصريات الليفيه - ، محركات الاقراص الصلبه ، ورقائق الكمبيوتر وقد تم بفضل ميكانيكا الكم. وبفضل من اي وقت مضى الى زيادة التفاهم ومزيد من التقدم في التكنولوجيا وبدأنا لديها القدرة على التلاعب الكم من الدول فرادى ذرى فرعي الجسيمات. وهذا يسمح لنا باستخدام الكم الغريب في الممتلكات على نحو أكثر مباشرة.
البشر وتستخدم المعلومات في التفكير بطريقة مجردة. لا الحواسيب. ونحن نعتقد من المعلومات التي يجري تخزينها في الحاسوب اما "0" او "1". وفي واقع الامر ، فإن المعلومات تمثل جسديا من جراء وجود او عدم وجود تهمة الكهرباءيه ، الحالية ، او شعاع من ضوء. ايجابى تهمة او شعاع من الضوء من شأنه ان يمثل "1". عدم وجود تهمة او ضوء سيمثل "0". فمع تقدم التكنولوجيا وتتزايد دوائر صغيرة. اثار الكم أصبحت أكثر أهمية وكما قلنا في نهج التصنيع على نطاق نانو. وبطبيعة الحال في نهاية المطاف في الحد من تكنولوجيا المعلومات وسيكون لتمثيل المعلومات من جانب الكم دولة واحدة من الجسيمات ، مثل الاستقطاب للفوتون. (دروع ، يوان ، 2007)

الترميز اصبح جزءا حيويا من اليوم حمايه الحاسوب وشبكات الاتصالات. الكم الترميز هو طريقة آمنة للاتصالات لانها تستفيد من خصائص فريدة من نوعها غريبة الكم من الدول. وخلافا للفيزياء الكلاسيكيه ، والعمل البسيط لقياس كمية الدولة العام في تغيير تلك الدولة. وهذا يتيح للمستخدمين الاتصال باستخدام اثنين من الكم الترميز للكشف عن وجود اى محاولة لاعتراض متصنت الرئيسية. وإذا كان الاعتراض متصنت رئيسيا في الكم الدول المرسله والمحاولات الراميه الى "تدبير" ، انها لا تستطيع تجنب تغيير. الحالات الشاذة التي انشئت من شأنه ان يمكن كشف ومرمزه للرسالة أو ملف لن يتم ارسال. ومن المهم ان نفهم ان ليس الكم الترميز التي تستخدم لنقل تلك الرسالة أو الملف ، وإنما تستخدم لانتاج وتوزيع رئيسي. ويمكن للمستخدمين استخدام اي خوارزميه التشفير اختاروا decipher شفر او رسالة. ثم ان الرسالة يمكن ان ينتقل عبر قناة اتصال في مستوى دون خوف ، لأن انت تعرف ان السبيل الى ذلك هو امن.

لأغراض هذه الورقه سوف نستخدم اثنين من المستخدمين ، وأليس وبوب ، في منطقتنا امثلة على ذلك. فلنفترض أليس بوب بحاجة الى ارسال رسالة او ملف ، مثل معلومات الحساب المصرفى للشركات ، أكثر من قناة اتصال غير مضمونة. السرية هي مسألة ذات أهمية قصوى. ولذلك بوب واليس والحاجة الى استخدام مفتاح سري. خلافا لغيرها من أساليب التوزيع ، الكم الترميز ضمانات بأن لا أحد آخر الرئيسية. ثم أليس يمكن ان تختار اي خوارزميه لتشفير وقالت انها ترغب في رسالتها الى والشفرات والنص. وقد يكون النص والشفرات وغير مفهومة الى متصنت الذين سنطالب عشية ، ولكن بوب ستكون قادرة على تأمين استخدام مفتاح فك شفره الرسالة. لمزيد من الحد من مخاطر الرئيسية التي يجري اكتشافها من خلال تحليل الشفرات ، وتوزيع كمية الرئيسية كما يسمح الرئيسية في كثير من الأحيان إلى أن يتغير. (يوان)

الاجهزه المستخدمة في اجهزة الترميز الكم وعادة ما تستخدم الفوتونات الفرديه الخفيفه واستخدامها اما مبدأ عدم التأكد هيسينبيرج الكم او شرك. ووفقا لمبدأ عدم التأكد هيسينبيرج ، بعض ازواج من الخصائص الفيزياءيه مكمله لبعضها البعض في قياس واحد ، بمعنى ان تخل الممتلكات الاخرى. وهناك اتجاهين متكاملين الممتلكات التي كثيرا ما تستخدم في الكم الترميز. وهذه الممتلكات هي مكمله نوعين من الاستقطاب للفوتونات. Rectilinear الاستقطاب الرأسي والافقي والاستقطاب والاستقطاب في قطر 45 ° و 135 °.

تشابك الكم هي دولة حيث الخصائص الفيزياءيه لاثنين او اكثر من جزيئات لها الخصائص الفيزياءيه التي هي مرتبطة ارتباطا قويا. هذه الجزيئات يمكن ان تتبادل المعلومات التي لا يمكن ان يكون من خلال قياس كمية دولة واحدة من الجسيمات. حتى لو كنت تقييم حالة واحدة من الجسيمات وهي تعطي اي اشارة الى دولة اخرى من الجسيمات. العلاقة بين هذه الخصائص الفيزياءيه وجود مهما كانت بعيدة عن بعضها قد تكون الجزيئات.

وهناك البروتوكولين الملحقين بها واستنادا الى هذه النظريات اثنين من ميكانيكا الكم. الأول يقوم على أساس مبدأ عدم التأكد هيسينبيرج وانشئت فى عام 1984 علماء الفيزياء النظريه تشارلز بينيت في شركة آي بي ام وجيل brassard في جامعة مونتريال. ويستخدم الاستقطاب للفوتونات لتشفير المعلومات ويسمى bb84 المخترعين وبعد سنة انشئت من اجلها. استخدام bb84 ، اليس من شأنه ان يخلق عشواءيه بعض الشيء ، اما "0" او "1". وقالت انها بعد ذلك اختر اما rectilinear دولة قطر او احالته في المحددة في الجدول. وقالت انها بعد ذلك استقطاب اعداد فوتون الدولة واعتمادا على قيمة بت والدولة. ثم أليس من شأنه أن يحيل الى فوتون واحد بوب في الدولة التي يحددها. هذا البروتوكول يعتمد ايضا على مقدار العشواءيه على ان يبقى المتصنت من تعلم السر الرئيسية. (يكيبيديا ، 2008)

البروتوكول الثاني وكان ارتور ekert التي انشأتها في عام 1991 ويستخدم entangled ازواج من الفوتونات. هذه الأزواج يمكن أن تتولد من أما أو بوب واليس. حتى انها يمكن ان تتولد من مصدر مستقل ما دام كل بوب واليس وينتهي مع الفوتون من الزوج. البروتوكول يعتمد على خصائص في شرك. ويمكننا ان نجعل من الدول entangled الفوتونات يرتبط تماما. فعلى سبيل المثال يمكننا أن نجعل من الاستقطاب الجزيئات عكس كل منهما للآخر. ولذلك ، اذا كان كل من بوب واليس واختبار مدى الجسيمات وأليس هو الذي الراسي ، بوب ارادة يكون أفقيا مع احتمال بنسبة 100 ٪. وهذا من شأنه ان يكون صحيحا ايضا اذا كانت كل من قياس اي زوج من متعامد الاستقطابات. وهذا من شأنه ان يسمح لمعرفة بوب الدولة 'sأليس من الجسيمات والعكس بالعكس. ومع ذلك ، لا يمكن قياس عشية واحد واما تحديد دولة اخرى. وفي الواقع ، فإن أي محاولة لتصنت الخراب الارتباط من شأنه ان يكون ويمكن الكشف عنها.

هذين البروتوكولين سيوفر بوب واليس والمفاتيح متطابقه. واذا كان مفاتيح تختلف ، قد تكون بسبب من عشية أو حتى النقص في ارسال نفسه. اذا كان رئيسيا للخطر ويبدو ان هناك طريقتان ، والمصالحة وخصوصيه المعلومات التضخيم ، لتصحيح هذه المساله. المصالحة هي المعلومات المستخدمة لضمان بوب واليس ومطابقه لها مفاتيح وعموما يستخدم البروتوكول التسلسلي لتصحيح الخطأ. هذا يحدث في عدة جولات وايار / مايو عشية اعطاء معلومات اضافية عن المفاتيح. وهذا التضخيم حيث الخصوصيه ويأتي فيها الخصوصيه وتستخدم لتضخيم وظيفة التدقيق العالمية لانتاج جديد في اقصر الرئيسية على هذا النحو من شأنه ان يكون الحد الادنى عشية معلومات عن مفتاح جديد. الرئيسية الجديدة سيكون على اساس اختصار اكتشاف الاخطاء.

وهناك امكانات هاءله لكمية تجارية الترميز. في أوروبا والولايات المتحدة انها قد جذبت استثمارات القطاع الخاص في العديد من بدء الشركات. في الوقت الحاضر وقد استهدفت هذه الشركات من اجل استمرارهم في العمل مع الحكومات والشركات وارتفاع الشواغل الامنية. وحتى الان ، السعاه انها كانت تستخدم للتوزيع رئيسي في ارتفاع الحالات الامنية ، حيث التوزيع التقليديه الرئيسية التي لم تقدم ما يكفي من الاطمئنان. وهذه الطريقة يمكن ان تستغرق وقتا طويلا جدا ، وما زال هناك فرصة رسول قد يكون للخطر. مع هذا الكم الترميز لن يكون هناك لزوم لانه من الممكن اكتشاف اي اعتراض الرئيسية. توزيع كمية الرئيسية هي أيضا أرخص من ساعي شبكة آمنة فضلا عن كونها اكثر موثوقيه والالي.

بيد انه لا تزال هناك بعض العوامل التي تحول دون اعتماد على نطاق واسع الكم الترميز. تكلفة المعدات لا تزال عالية نسبيا بالمقارنة مع التقليديه واقامة الشبكات ومعدات التشفير. كان هناك أيضا أظهرت عدم وجود تهديدات ضد القائمة الرئيسية لبروتوكولات التبادل الاستخدام النموذجي. كثير من العملاء المحتملين عدم وجود فهم للفيزياء وراء ميكانيكا الكم. هؤلاء العملاء وتستخدم الترميز التقليديه بدلا من ذلك. الحاجة الى طمأنة المستخدمين من البائعين ان هذه المعدات والاساليب التي ينطوي عليها آمنا. وفي الوقت الراهن ، شهادة من معدات الأمن لا يكون واسع النطاق ، مستوى مقبولا.

وبالرغم من هذه القضايا ونحن لا نزال نرى الكم قد التوزيع الرئيسية هزيلة حتى اسفل الصفحه الرئيسية لشبكات. في البنية الأساسية القائمة بالفعل في العديد من البلدان لمزيد من الاستخدام الواسع النطاق. شبكات الألياف البصريه وتستخدم في هذه البلدان لشبكة الانترنت وكذلك خدمات الهاتف والتلفزيون. كما والتكنولوجيا والاسواق لالكم الترميز التقدم يمكننا ان نتوقع ان تنخفض الاسعار. يمكننا أن نرى هذه المنتجات في التطبيقات المحلية الا لأقل ما في عشر سنوات. (يكيبيديا ، 2008)

الموارد :

* Mayers ، د (2001). المقدار غير المشروط الامن في الترميز. اليوميه من المواد التي تحتوي على الاسبستوس. 48 ، 351-406.

* Smolin ، (2004). الايام الاولى من الكم التجريبي الترميز. شركة آي بي ام من مجلة البحوث والتطوير. 48 ، 47.

دروع ، ويوان ، ض ، (2007 ، 1 ايار / مايو). مفتاح والمقدار والصناعة. تم الاسترجاع 18 اذار / مارس ، 2008 ، physicsworld.com من الموقع على الانترنت : http://physicsworld.com/cws/article/print/27161

تايسون ، J. كيف يعمل التشفير. تم الاسترجاع 12 نيسان / ابريل 2008 ، من HowStuffWorks الموقع على الانترنت : http://www.howstuffworks.com/encryption.htm

(2006 ، 18 كانون الثاني / يناير). الترميز -- والشفرات وقيصر. تم الاسترجاع 12 نيسان / ابريل 2008 ، من كلية ترينيتي الموقع على الانترنت : http://www.trincoll.edu/depts/cpsc/cryptography/caesar.html

(2008 ، آذار / مارس 16). الكم الترميز. تم الاسترجاع 18 اذار / مارس 2008 ، من ويكيبيديا الموقع على الانترنت : http://en.wikipedia.org/wiki/quantum_cryptography