Diseño e integración de nuevas funcionalidades en la interfaz de liberación de clave ETSI GS QKD 004
Year: 2025
Type: dissertation
Abstract: Los canales de comunicación seguros usados hoy en día hacen uso de algoritmos criptográficos clásicos. La seguridad de estos algoritmos se basa en el enorme coste computacional que tiene la factorización de números de gran tamaño, lo que hace extremadamente improbable que sean rotos. Actualmente, no existe ningún algoritmo ejecutable en un ordenador clásico que sea capaz de resolver este problema en tiempo polinomial, pero los avances en el campo de la computación cuántica ponen en entredicho todo esto. Aunque aún está por demostrar un caso real de un ordenador cuántico rompiendo un algoritmo clásico, es solo cuestión de tiempo. Por estos motivos, entidades en sectores como el bancario, militar o gubernamentales están buscando alternativas para proteger sus datos. Una de las soluciones que se está explorando actualmente es la criptografía cuántica, que basa su seguridad en principios de la mecánica cuántica en vez de en problemas matemáticos. En concreto, la distribución de clave cuántica (QKD) es un conjunto de protocolos encargados de la generación de claves simétricas aleatorias entre dos puntos conectados por un canal cuántico. Las redes QKD nacen como respuesta a las limitaciones en alcance que actualmente tienen los enlaces cuánticos y se constituyen por una serie de nodos interconectados capaces de realizar QKD entre ellos. Debido al creciente interés en esta tecnología, organismos como el ETSI han comenzado con el proceso de creación de estándares como el ETSI GS QKD 004 en el cual se centra este trabajo. Este estándar define una API para el establecimiento de sesiones con calidad de servicio entre dos aplicaciones. El propósito de esta interfaz es el de proveer de claves simétricas QKD a las aplicaciones dentro de cada nodo de una red QKD. El objetivo de este trabajo es el análisis, evaluación y mejora del estándar para adaptarlo a nuevos casos de uso y hacerlo más competitivo con su homólogo el estándar ETSI GS QKD 014. Como parte de este trabajo también se desarrollará una implementación de referencia que estará disponible públicamente. Por último, esta implementación será integrada con la base de código usada en la red MadQCI, la red de comunicaciones cuánticas más grande y heterogénea jamás desarrollada en Europa hasta la fecha. --ABSTRACT-- The secure communication channels used today use classical cryptographic algorithms. The security of these algorithms is based on the enormous computational cost of factoring large numbers, which makes them extremely unlikely to be broken. Currently, there is no algorithm that can run on a classical computer that is capable of solving this problem in polynomial time, but advances in the field of quantum computing call all this into question. Although a real-life case of a quantum computer breaking a classical algorithm has yet to be demonstrated, it is only a matter of time. For these reasons, entities in sectors such as banking, military, and government are seeking alternatives to protect their data. One of the solutions currently being explored is quantum cryptography, which bases its security on principles of quantum mechanics rather than on mathematical problems. Specifically, quantum key distribution (QKD) is a set of protocols responsible for generating random symmetrical keys between two points connected by a quantum link. QKD networks emerged as a response to the current limitations in length of quantum links and are comprised of a series of interconnected nodes capable of performing QKD between them. Due to the growing interest in this technology, organizations such as ETSI have begun the process of creating standards, such as ETSI GS QKD 004, which is the focus of this work. This standard defines an API for establishing quality-ofservice sessions between two applications. The purpose of this interface is to provide symmetric QKD keys to applications within each node of a QKD network. The objective of this work is to analyze, evaluate, and improve the standard to adapt it to new use cases and make it more competitive with its counterpart, the ETSI GS QKD 014 standard. As part of this work, a reference implementation will also be developed and made publicly available. Finally, this implementation will be integrated with the codebase used in the MadQCI network, the largest and most heterogeneous quantum communications network ever developed in Europe to date.
Author: Vélez Fernández, Guillermo
Language: Spanish
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7212464154