18、量子密钥分发：攻击、硬件与主要实现网络解析

量子密钥分发：攻击、硬件与主要实现网络解析

1. 量子密钥分发面临的攻击

量子密钥分发（QKD）虽代表下一代计算技术，但并非能抵御所有恶意活动，以下是几种常见的针对QKD的攻击方式：
- 光子数分离（PNS）攻击 ：在使用BB84协议时，理想情况下Alice每次应向Bob发送单个光子。然而，由于多数情况下产生单光子存在限制，传输中有时会发送多个光子，这就为光子数分离攻击创造了条件。攻击者Eve可拦截部分光子，同时让其他光子到达Bob。由于这种攻击的量子错误率（如光子损失）极低，Alice和Bob会认为仅在彼此间进行传输，而Eve能知晓Alice要传达给Bob的信息且不被察觉。为抵御此类攻击，提出了无密钥筛选的协议家族，诱饵态协议也能提供防护。诱饵态协议在发射端使用多种强度设置，只有一种设置包含有价值信息，其余为诱饵，传输后才揭示预期的强度设置，该协议已被证实可在至少100公里的距离上有效工作。
- 拒绝服务攻击 ：与经典的拒绝服务（DoS）攻击不同，量子环境下的恶意行为者可通过切断光纤电缆，或在未密封的光量子传输设备中阻断设备间的视线来实现攻击。这种攻击主要是为了破坏通信进程，而非收集情报。
- 特洛伊木马攻击 ：量子领域的特洛伊木马攻击与经典版本差异较大。攻击者向量子通道发射强光并检查其反射光，仅需少量反射光子就能推断出合法方的基选择。这种攻击在QKD环境中也被称为大脉冲攻击。
- 拦截重发（IR）攻击 ：Eve拦截Alice发给Bob的光子，并用已测量的光子替换。从统计角度看，Eve有50%的概率选对基，Bob也有50%的概率