QRate и «Университет Иннополис» защитили беспилотный автомобиль с помощью квантовой криптографии

2021: Защита беспилотного автомобиля с помощью квантовой криптографии

12 мая 2021 года стало известно о том, что научно-производственная компания QRate и Университет Иннополис реализовали проект защиты систем автономного управления беспилотного автомобиля с помощью технологий квантовых коммуникаций.

Считается, что беспилотные автомобили наиболее уязвимы в момент удаленного обновления программного обеспечения. Совместная научная группа провела квантово-защищенное обновление программного обеспечения беспилотного автомобиля, разработанного лабораторией автономных транспортных систем Университета Иннополис.

Командам удалось разработать решение, которое смогло наглядно показать зрелость технологии. Совместная команда инженеров запустила между беспилотным автомобилем и управляющим ЦОД стабильный канал беспроводной передачи данных (4G), защищенный шифрованием на базе OpenVPN с применением квантовых симметричных ключей, источником которых стала промышленная установка квантового распределения ключей (КРК) QRate. В перспективе эта технология будет интегрирована с 5G.

Квантовое распределение ключей между беспилотным автомобилем и ЦОД происходит через оптический канал (ВОЛС) в момент заправки или зарядки для электромобиля. Команды добились скорости устойчивого распределения ключей на уровне 40 Кбит/сек. Таким образом, за один час можно получить примерно 18 Мбайт ключа. Этого достаточно для безопасного обмена служебной информацией в течение нескольких суток автономной работы автомобиля.

В процессе движения транспорта устанавливается квантово-защищенный канал мобильной широкополосной передачи данных 4G LTE. Для этого OpenVPN запрашивает и получает ключ один раз в пятнадцать секунд от находящейся в автомобиле промышленной установки КРК QRate. Согласно изначальной научной гипотезе этого достаточно для противодействия атакам злоумышленников с целью компрометации критически важных передаваемых данных. Тестирование подтвердило состоятельность данной концепции и возможность ее практической реализации.

Для масштабирования таких решений необходимо строительство городских квантовых сетей и развитие технологии в направлении миниатюризации блоков системы КРК, более глубокой интеграции в систему автономного управления беспилотного автомобиля, а также работа над стандартизацией информационной безопасности транспортной отрасли с учетом квантовой коммуникации. рассказал Юрий Курочкин, технический директор компании QRate и директор центра компетенций НТИ "Квантовые коммуникации" в МИСиС

На базе Университета Иннополис была реализована технология виртуальной частной сети (VPN) для создания зашифрованного канала связи типа сервер-клиенты между бортовым вычислителем беспилотного автомобиля и инфраструктурой университета. Беспилотный автомобиль в режиме реального времени публикует свои телеметрические данные о состоянии всех его подсистем в систему мониторинга лаборатории, а также обновляет программные модули при выпуске релиза. Для взаимодействия беспилотного автомобиля и инфраструктуры используется беспроводная связь 4G LTE. Применяемое решение квантового распределения ключей позволяет осуществить туннелирование 4G LTE канала и его шифрование. Квантовая технология генерации ключей шифрования позволяет создавать криптостойкий канал связи, и предотвратить несанкционированный просмотр или подмену передаваемых сообщений. отметил Сергей Гребенников, технический специалист лаборатории автономных транспортных систем Университета Иннополис

Беспилотные автомобили – на май 2021 года одна из наиболее ожидаемых перспектив технологического развития человечества. По некоторым прогнозам, к 2030 году объём рынка беспилотного наземного транспорта вырастет до $2 триллионов. По некоторым прогнозам, глобальные продажи автономных транспортных средств к 2030 году достигнут 58 миллионов единиц. При этом значительная доля продаж придется на коммерческий сегмент. Технологии автономного вождения должны сделать транспорт более безопасным, внести значительный позитивный вклад в мобильность людей, оптимизацию эффективности транспортной системы. Однако остается риск несанкционированного доступа третьих лиц в программно-аппаратную часть беспилотных автомобилей, скомпрометировать их безопасность и надежность. Наибольшая опасность возникает тогда, когда преступникам удается получить контроль над группой беспилотных транспортных средств и парализовать функционирование всего города.

На май 2021 года теме функциональной безопасности разрабатываемых нами технологий автономного вождения для беспилотных автомобилей мы придаём первостепенное значение. Это обусловлено тем, что многие из наших решений уже нашли коммерческое предложение, и наши заказчики очень требовательны к вопросам кибербезопасности, целостности данных и сохранению устойчивого развития наших решений. Интеграция систем квантового распределения ключей в наши беспилотные автомобили является одним из ключевых аспектов для удовлетворения этих требований. поведал Салимжан Гафуров, руководитель лаборатории автономных транспортных систем Университета Иннополис

Прогноз массового распространения беспилотных автомобилей совпадает с предположениями о появлении квантового компьютера с достаточной для хакерской атаки мощностью. Значит, цифровые системы таких автомобилей потенциально подвержены угрозам следующего поколения. На май 2021 года беспилотники защищены обычной классической криптографией, которая не устойчива к атакам с использованием алгоритмов квантового компьютера. Квантовая криптография для беспилотного транспорта имеет не теоретическое, а прикладное значение.