חוקרים באוניברסיטת תל-אביב פיתחו מערכת אופטית ליצירת קודי הצפנה שאינה מוגבלת במרחק

קבוצת חוקרים בראשות ד”ר קובי שויער ראש קבוצת הננו-פוטוניקה בביה”ס להנדסה, הצליחו להעביר מפתחות הצפנה בסיב אופטי ללא מגבלת המרחק

היום לא ניתן לתאר את חיינו בלי האינטרנט ובעיקר בלי היכולת לבצע העברות כספיות במידה סבירה של בטחון. מערכות הצפנה הן מצרך חיוני בעידן הנוכחי אך תחום זה תמיד שימש ככלי במשחק מוחות בין המפתחים לבין ההאקרים החומדים את פרטי כרטיס האשראי שלנו. חוקרים באוניברסיטת תל אביב בראשותו של ד”ר קובי שויער, קבוצת הננו-פוטוניקה בביה”ס להנדסה פיתחו שיטה, עליה גם רשמו פטנט, ליצירת מפתח הצפנה על גבי סיבים אופטיים, תוך תיאום יצירת המפתחות בין שני הצדדים מבלי שאלו ייחשפו, ובלא מגבלות מרחק. המחקר פורסם בכנס CLEO והוגש לפרסום ב”פיזיקל רוויו לטרס”.

לדברי ד”ר קובי שויער, ראש הקבוצה, הבעיה העיקרית בשיטות הקיימות היא כיצד להעביר את מפתח ההצפנה, כך שרק שלאחר ההצפנה הנמען בצד השני יוכל לקרוא את תוכן המסר. השיטה הנפוצה כיום היא יצירת מפתח הצפנה המפתח באמצעות מכפלה של שני מספרים ראשוניים ארוכים מאוד ופירוקה בחזרה לגורמים. החוקרים נאלצים להשתמש במספרים יותר ויותר ארוכים (בעלי למעלה מאלף ספרות), כדי להימנע מגילוי המספרים הללו, ובסופו של דבר גם הצפנות שחשבו שייקח זמן ממושך לפצח, כבר פוצחו.

שיטה אחרת היא שיטת ההצפנה הקוונטית העושה שימוש בתכונות של מכניקת הקוונטים, שמאפשרות לשני הצדדים ליצור מפתח ולוודא שאף אחד לא הציץ במידע בדרך, ואם הציץ, ניתן להעריך כמה מהמפתח נחשף. “השיטה נראית נפלא, לכאורה מאפשרת ליצור מפתח וזה בטוח לחלוטין ומאפשרת לגלות פריצות. בפועל, לעומת זאת, יש כמה בעיות, מסביר ד”ר שויער, התהליך דורש טכנולוגיות שלא קיימות ובאלו שכבר קיימות, לא ניתן להעביר את מפתח ההצפנה למרחק של יותר מ-150 ק”מ.

כדי לפתור את הבעיה הגו החוקרים רעיון פשוט: הם השתמשו בסיב אופטי רגיל לחלוטין, מהסוג הנמצא בשימוש מסחרי, אך במקום להציב בצד אחד משדר ובצד השני מקלט, הם יצרו לייזר ארוך מאוד הפרוש בין שני הצדדים . בכל צד הוצבו שתי מראות אשר כל אחת מהן מחזירה אור באורך גל אחר. אורך גל אחד מייצג את הסיבית 0 ואורך הגל השני מייצג את הסיבית 1. כל אחד מהמשתמשים בוחר את אחת מהמראות באופן אקראי ומחבר אותן ללייזר. אם שני הצדדים בחרו באותה סיבית – למשל 1, יתפתח בלייזר אור בצבע מסוים, אם שני הצדדים בחרו 0 האור יקבל צבע אחר, ואם כל אחד בחר בסיבית אחרת, יתקבל חושך. במצב זה המצותת יוכל להבין ששני הצדדים בחרו סיביות שונות אך לא יוכל לדעת באילו סיביות, וכך מתקבל למעשה מפתח הצפנה משום שבניגוד למאזין למצותת, כל אחד מהצדדים יודע במה הוא בחר ולכן ידע שהצד השני בחר בסיביות ההופכיות. ניתן לבצע את התרגיל בעשרות אורכי גל שונים ולקבל בו זמנית עשרות סיביות מוצפנות.

עופר קוטליצקי, תלמיד לתואר שני במעבדתו של ד”ר שויער, הצליח להעביר מפתח בשיטה זו על גבי סיב מסחרי רגיל באורך של 200 קילומטר, כאשר לדברי ד”ר שויער, אין מגבלה עקרונית לאורך הסיב, וכי הוא יכול לעבור דרך המגברים הרגילים המגבירים בכל כמה עשרות קילומטרים את הנתונים האופטיים שבאים להתגבר על הבעיה לפיה בכל מאה קילומטר, רק אלפית מהאור הנכנס במקור לסיב האופטי מגיע ליעדו. אם וכאשר היישום יהפוך למסחרי, הוא יקל על תעבורת המידע המוצפן באינטרנט (למשל טרנזקציות כספיות), ביצוע עסקאות בין בנקים, יישומים ביטחוניים ועוד. לדברי ד”ר שויער, הפרויקט זכה למימון ממשרד הביטחון, מהקרן הגרמנית ישראלית למדע ומתוכנית BIRAX – ישראל בריטניה. במסגרת זו מקיימת המעבדה שיתוף פעולה עם אוניברסיטת אסטון, דבר שיאפשר לחזור על הניסוי בסיוע מגברים טובים יותר.