Quantum Key Distribution on Airport Surface for Secure ADS-B

机场地面安全 ADS-B 的量子密钥分发

基本信息

批准号：
22K04098
负责人：
金田直樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04098/
关键词：
量子鍵配送 ADS-B 光無線通信航空通信航空機監視システム

项目摘要

航空交通の安全性確保において航空交通管理のためのインフラが健全に運用されることは，他の社会インフラの場合と同様に必要不可欠であり，最高度のサイバーセキュリティ対策が求められる。現時点において，ノード間で交換される情報の暗号化は有効な対策手法であり，特に量子力学的原理に基づく量子鍵配送方式(QKD)は，暗号文の復号に要する鍵の漏洩を完全に防ぐことが可能であり，従来一般的に利用されてきた公開鍵暗号に比較して決定的に優れている。本研究は，将来のADS-Bでの応用を想定し，航空交通情報の交換にQKDを利用するための光通信システムについて，実際の飛行場環境において，現状の技術における実現性を検証するものである。実験室環境の自由空間光学系では光学定盤に光源，鏡(ミラー)，レンズ，光検出器などの光学機器や光学素子を配置して光学系を構築するのが一般的であるが，このような光学系は振動に弱く，また光学系のアラインメントはコツや秘訣に頼る部分が多いため，安定した性能を発揮できるよう，光学素子間の結合は可能な限り光ファイバによる光学系を用いた。また空港面でQKDを行うにはどの波長(周波数)を用いるのが適切であるかを評価するため，伝送損失と波長(周波数)の関係性を評価するために光源と光検出器をそれぞれ2種類用意して比較した。光源側として，狭帯域の光源であるレーザを複数波長の光源と非常に広帯域の光源である白熱電球の2種類，光検出器として，光パワーメータと光スペクトラムアナライザの2種類を用いた。

为了确保空中交通安全，空中交通管理基础设施的良好运行至关重要，就像其他社会基础设施一样，并且需要最高水平的网络安全措施。目前，对节点之间交换的信息进行加密是一种有效的对抗方法，特别是基于量子力学原理的量子密钥分发（QKD）完全防止了解密密文所需的密钥的泄漏，这使得它绝对优于公钥密码术。，这是过去常用的。本研究旨在验证当前技术在实际机场环境中使用 QKD 交换空中交通信息的光通信系统的可行性（假设未来采用 ADS-B）。在实验室环境中的自由空间光学系统中，通常通过在光学平台上布置诸如光源、反射镜、透镜和光电检测器之类的光学装置和光学元件来构造诸如这些的光学系统。容易受到振动的影响，光学系统的对准往往依赖于技巧和技巧，因此，为了获得稳定的性能，光学系统尽可能使用光纤来连接光学元件。此外，为了评估哪种波长（频率）适合在机场表面进行QKD，我们使用了两个光源和两个光电探测器来评估传输损耗与波长（频率）之间的关系，我们准备了不同类型和类型的QKD。比较了他们。在光源方面，我们使用了两种类型的光源：激光，它是一种窄带光源，一种多波长光源，以及白炽灯泡，它是一种非常宽带的光源，以及两种类型的光源。光电探测器：光功率计和光谱分析仪。