DE202024100218U1 - Quantum cryptography-based intelligent system for unprecedented IoT network security - Google Patents

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Abstract

Ein auf Quantenkryptographie basierendes intelligentes System (100) für beispiellose loT-Netzwerksicherheit, das Folgendes umfasst:
ein Quantenschlüsselverteilungs (QKD)-Modul (1) zum Erzeugen und Verteilen von Verschlüsselungsschlüsseln unter Verwendung von quantenmechanischen Prinzipien, wobei das Quantenschlüsselverteilungsmodul (1) verschränkte Photonenpaare verwendet, um einen sicheren Schlüsselaustausch zu gewährleisten, der jegliches Abfangen oder Duplizieren der Schlüssel verhindert;
eine Analyse-Engine (2) mit künstlicher Intelligenz (KI), die so konfiguriert ist, dass sie den Netzwerkverkehr analysiert und potenzielle Sicherheitsbedrohungen in Echtzeit identifiziert, wobei die Analyse-Engine (2) mit künstlicher Intelligenz Algorithmen des maschinellen Lernens einsetzt, um neue Arten von Cyber-Bedrohungen adaptiv zu erkennen und darauf zu reagieren, wodurch die Sicherheitsresilienz des IoT-Netzwerks verbessert wird;
eine integrierte loT-Geräte-Verwaltungsplattform (3) zum Sichern der Kommunikation zwischen verschiedenen loT-Geräten, wobei die integrierte loT-Geräte-Verwaltungsplattform (3) automatische Firmware-Updates und Sicherheits-Patch-Einsätze für loT-Geräte unterstützt, wodurch ein aktueller Schutz gegen Schwachstellen aufrechterhalten wird; und
eine Benutzerschnittstelle (4) für Netzwerkadministratoren, um Sicherheitsrichtlinien zu konfigurieren, den Zustand des Netzwerks zu überwachen und Warnmeldungen zu Sicherheitsvorfällen zu erhalten.

Figure DE202024100218U1_0000
A quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security, comprising:
a quantum key distribution (QKD) module (1) for generating and distributing encryption keys using quantum mechanical principles, wherein the quantum key distribution module (1) uses entangled photon pairs to ensure a secure key exchange that prevents any interception or duplication of the keys;
an artificial intelligence (AI) analytics engine (2) configured to analyze network traffic and identify potential security threats in real time, wherein the artificial intelligence analytics engine (2) uses machine learning algorithms to adaptively detect and respond to new types of cyber threats, thereby improving the security resilience of the IoT network;
an integrated IoT device management platform (3) for securing communication between different IoT devices, wherein the integrated IoT device management platform (3) supports automatic firmware updates and security patch deployments for IoT devices, thereby maintaining up-to-date protection against vulnerabilities; and
a user interface (4) for network administrators to configure security policies, monitor the health of the network, and receive alerts about security incidents.
Figure DE202024100218U1_0000

Description

BEREICH DER ERFINDUNGSCOPE OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Cybersicherheit, insbesondere auf die Sicherung von loT-Netzwerken unter Verwendung von Quantenkryptografie und künstlicher Intelligenz.The present invention relates to the field of cybersecurity, in particular to securing IoT networks using quantum cryptography and artificial intelligence.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bereiche Cybersicherheit, Quantenkryptografie, künstliche Intelligenz und Internet der Dinge (loT) Netzwerkmanagement. Insbesondere betrifft sie ein System zur Verbesserung der Sicherheit von loT-Netzwerken durch die Integration fortschrittlicher quantenkryptografischer Techniken mit auf künstlicher Intelligenz basierenden Analysen.The present invention relates to the fields of cybersecurity, quantum cryptography, artificial intelligence and Internet of Things (IoT) network management. In particular, it relates to a system for improving the security of IoT networks by integrating advanced quantum cryptographic techniques with artificial intelligence-based analytics.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein auf Quantenkryptographie basierendes intelligentes System für eine beispiellose IOT-Netzwerksicherheit.In particular, the present invention relates to a quantum cryptography-based intelligent system for unprecedented IOT network security.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Bei dem im Abschnitt „Hintergrund“ behandelten Gegenstand sollte nicht davon ausgegangen werden, dass er allein aufgrund seiner Erwähnung im Abschnitt „Hintergrund“ zum Stand der Technik gehört. Ebenso sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein im Hintergrundabschnitt erwähntes oder mit dem Gegenstand des Hintergrundabschnitts verbundenes Problem bereits im Stand der Technik erkannt worden ist. Der Gegenstand des Hintergrundabschnitts stellt lediglich verschiedene Ansätze dar, die für sich genommen ebenfalls Erfindungen sein können.The subject matter discussed in the Background section should not be considered to be prior art merely by virtue of its mention in the Background section. Nor should it be assumed that a problem mentioned in the Background section or related to the subject matter of the Background section has already been recognized in the prior art. The subject matter of the Background section merely represents various approaches that may also be inventions in and of themselves.

Die Verbreitung des Internets der Dinge (Internet of Things, loT) hat die Art und Weise, wie wir mit Technologie umgehen, revolutioniert und zu einer stärker vernetzten Welt geführt. IoT-Netzwerke bestehen aus einer Vielzahl von Geräten, die von einfachen Sensoren bis hin zu komplexen Industriemaschinen reichen und alle miteinander verbunden sind und Daten austauschen. Diese rasche Expansion und zunehmende Komplexität haben jedoch auch erhebliche Sicherheitsbedenken aufgeworfen. Herkömmliche Sicherheitsmaßnahmen sind für die einzigartigen Herausforderungen von loT-Netzwerken oft unzureichend, so dass die Entwicklung fortschrittlicherer und robusterer Lösungen erforderlich ist.The proliferation of the Internet of Things (loT) has revolutionized the way we interact with technology and led to a more connected world. IoT networks consist of a variety of devices ranging from simple sensors to complex industrial machines, all interconnected and exchanging data. However, this rapid expansion and increasing complexity have also raised significant security concerns. Traditional security measures are often inadequate for the unique challenges of loT networks, requiring the development of more advanced and robust solutions.

Herausforderungen bei der loT-Netzwerksicherheit:Challenges of IoT network security:

IoT-Netzwerke sind aufgrund ihrer vielfältigen und oft unsicheren Geräte von Natur aus anfällig, was sie zu bevorzugten Zielen für Cyberangriffe macht. Zu den üblichen Bedrohungen gehören unbefugter Zugriff, Datenverletzungen und DDoS-Angriffe (Distributed Denial of Service). Darüber hinaus erschweren die schiere Anzahl der Geräte und die von ihnen erzeugten Datenmengen die Überwachung und Sicherung dieser Netzwerke.IoT networks are inherently vulnerable due to their diverse and often insecure devices, making them prime targets for cyberattacks. Common threats include unauthorized access, data breaches, and distributed denial of service (DDoS) attacks. In addition, the sheer number of devices and the volume of data they generate make these networks difficult to monitor and secure.

Grenzen der konventionellen Kryptographie:Limitations of conventional cryptography:

Herkömmliche kryptografische Methoden wie die symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung haben im Zusammenhang mit der IoT-Sicherheit ihre Grenzen. Diese Methoden verlassen sich oft auf die Rechenkomplexität, um unbefugten Zugriff zu verhindern, sind aber möglicherweise anfällig für Fortschritte im Quantencomputing, die diese Verschlüsselungsalgorithmen möglicherweise brechen könnten. Darüber hinaus stellt die sichere Verwaltung und Verteilung von Verschlüsselungsschlüsseln über eine große Anzahl von loT-Geräten eine große Herausforderung dar.Traditional cryptographic methods such as symmetric and asymmetric encryption have limitations in the context of IoT security. These methods often rely on computational complexity to prevent unauthorized access, but may be vulnerable to advances in quantum computing that could potentially break these encryption algorithms. In addition, securely managing and distributing encryption keys across a large number of IoT devices is a major challenge.

Entstehung der Quantenkryptographie:Emergence of quantum cryptography:

Die Quantenkryptografie, insbesondere die Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD), hat sich als potenzielle Lösung für die Unzulänglichkeiten der herkömmlichen Kryptografie herausgestellt. QKD nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Verschlüsselungsschlüssel auf eine Weise zu erzeugen und zu verteilen, die theoretisch immun gegen Abfangen oder Duplizieren ist. Die Implementierung von QKD in loT-Netzwerken bringt jedoch eine Reihe von Herausforderungen mit sich, darunter die Integration in die bestehende Infrastruktur und die Gewährleistung der praktischen Nutzbarkeit.Quantum cryptography, particularly quantum key distribution (QKD), has emerged as a potential solution to the shortcomings of traditional cryptography. QKD uses the principles of quantum mechanics to generate and distribute encryption keys in a way that is theoretically immune to interception or duplication. However, implementing QKD in IoT networks presents a number of challenges, including integrating it into existing infrastructure and ensuring practical usability.

Der Aufstieg der künstlichen Intelligenz in der Cybersicherheit:The rise of artificial intelligence in cybersecurity:

Künstliche Intelligenz (KI) hat im Bereich der Cybersicherheit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie bietet die Möglichkeit, große Datenmengen zu analysieren, Muster zu erkennen und in Echtzeit auf Bedrohungen zu reagieren. Die Lern- und Anpassungsfähigkeit von Kl macht sie besonders geeignet für den Umgang mit der dynamischen und sich weiterentwickelnden Natur von Cyberbedrohungen. Die effektive Integration von KI in loT-Sicherheitslösungen erfordert jedoch eine Überwindung.Artificial intelligence (AI) has become increasingly important in the cybersecurity space. It offers the ability to analyze large amounts of data, recognize patterns, and respond to threats in real time. AI's ability to learn and adapt makes it particularly well-suited to dealing with the dynamic and evolving nature of cyber threats. However, effectively integrating AI into IoT security solutions requires overcoming challenges.

IoT-Geräteverwaltung und Netzwerkausfallsicherheit:IoT device management and network resiliency:

Die effektive Verwaltung von IoT-Geräten ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit. Dazu gehören die Gewährleistung rechtzeitiger Firmware-Updates, die Verwaltung von Sicherheits-Patches und die Überwachung des Geräteverhaltens. Die Herausforderung besteht darin, diese Prozesse in einem vielfältigen und oft geografisch verteilten Netzwerk von Geräten effizient zu automatisieren.Effective management of IoT devices is critical to maintaining network security. This includes ensuring timely firmware updates, managing security patches, and monitoring the device behavior. The challenge is to efficiently automate these processes across a diverse and often geographically distributed network of devices.

Notwendigkeit einer umfassenden Lösung:Need for a comprehensive solution:

Angesichts dieser Herausforderungen besteht ein dringender Bedarf an einer umfassenden Sicherheitslösung, die den einzigartigen Anforderungen von loT-Netzwerken gerecht wird. Eine solche Lösung sollte die unknackbare Sicherheit der Quantenkryptografie, die anpassungsfähige Intelligenz der KI und die effiziente Verwaltung von IoT-Geräten kombinieren und gleichzeitig skalierbar und benutzerfreundlich für verschiedene Anwendungen sein.Given these challenges, there is an urgent need for a comprehensive security solution that meets the unique requirements of IoT networks. Such a solution should combine the unbreakable security of quantum cryptography, the adaptive intelligence of AI, and the efficient management of IoT devices, while being scalable and easy to use for various applications.

Die vorliegende Erfindung geht auf diese Bedürfnisse ein, indem sie ein auf Quantenkryptografie basierendes intelligentes System einführt, das speziell für eine beispiellose IoT-Netzwerksicherheit entwickelt wurde. Dieses System integriert fortschrittliche quantenkryptografische Techniken, KI-gesteuerte Analysen und robustes loT-Gerätemanagement in einem zusammenhängenden Rahmen und bietet einen neuartigen und effektiven Ansatz zur Sicherung von IoT-Netzwerken gegen aktuelle und zukünftige Cyber-Bedrohungen.The present invention addresses these needs by introducing a quantum cryptography-based intelligent system specifically designed for unprecedented IoT network security. This system integrates advanced quantum cryptographic techniques, AI-driven analytics, and robust IoT device management into a cohesive framework, providing a novel and effective approach to securing IoT networks against current and future cyber threats.

Die Entwicklung des auf Quantenkryptografie basierenden intelligenten Systems für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit baut auf einer reichen Geschichte früherer Forschung und Patente in den Bereichen Quantenkryptografie, künstliche Intelligenz in der Cybersicherheit und IoT-Netzwerkmanagement auf. Der folgende Überblick hebt die wichtigsten Arbeiten und Patente hervor, die diese Erfindung beeinflusst haben:

  1. 1. Quantenkryptographie und Quantenschlüsselverteilung (QKD):
    • Papiere: Die Pionierarbeit von Bennett und Brassard im Jahr 1984 führte das Konzept der Quantenschlüsselverteilung mit ihrem Aufsatz „Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing“. Nachfolgende Forschungsarbeiten, darunter die 2002 erschienene Übersichtsarbeit „Quantum cryptography“ von Gisin et al., haben die praktische Umsetzung und die Sicherheitsnachweise von QKD erweitert.
    • Patente: Ein bemerkenswertes Patent in diesem Bereich ist das US-Patent Nr. 5.307.410 an Charles H. Bennett et al. mit dem Titel „Quantum Cryptographic Key Distribution System“, das die Grundlage für praktische QKD-Systeme legte.
  2. 2. Künstliche Intelligenz in der Cybersecurity:
    • Papiere: Forschungsarbeiten wie Buczak und Guvens „ASurvey of Data Mining and Machine Learning Methods for Cyber Security Intrusion Detection“ von 2016 haben die Anwendung von KI und maschinellem Lernen bei der Erkennung von und Reaktion auf Cyber-Bedrohungen untersucht.
    • Patente: Das US-Patent Nr. 9.246.903 mit dem Titel „System and method for predicting and mitigating cybersecurity events“ (System und Verfahren zur Vorhersage und Abschwächung von Cybersicherheitsereignissen) ist ein Beispiel für eine Erfindung, die maschinelles Lernen für Cybersicherheitszwecke nutzt.
  3. 3. IoT-Netzwerkmanagement und Sicherheit:
    • Papiere: Studien wie die von Roman, Zhou und Lopez aus dem Jahr 2013 mit dem Titel „On the features and challenges of security and privacy in distributed internet of things“ (Über die Merkmale und Herausforderungen der Sicherheit und des Datenschutzes im verteilten Internet der Dinge) haben die einzigartigen Sicherheitsherausforderungen in loT-Netzwerken hervorgehoben und Rahmenwerke zur Bewältigung dieser Herausforderungen vorgeschlagen.
    • Patente: Ein Beispiel ist das US-Patent Nr. 9.825.761 mit dem Titel „loT device security“ (Sicherheit von IoT-Geräten), das sich mit Methoden zur Sicherung von loT-Geräten befasst, einschließlich Aspekten wie Authentifizierung und Firmware-Updates.
  4. 4. Integration von Quantenkryptographie mit IoT und Kl:
    • Papiere: Obwohl es sich hierbei um ein relativ neues Forschungsgebiet handelt, haben einige Arbeiten damit begonnen, die Integration der Quantenkryptografie in loT-Netzwerke zu untersuchen. So wird beispielsweise in „Quantum-Secured Internet of Things: A Review“ von Alsing et al. die potenziellen Anwendungen und Herausforderungen der Implementierung von QKD in IoT-Umgebungen erörtert.
    • Patente: Da es sich um ein neu entstehendes Gebiet handelt, gibt es nur wenige Patente, die speziell die Quantenkryptografie mit Kl für die IoT-Sicherheit kombinieren, was auf einen neuartigen Aspekt der aktuellen Erfindung hinweist.
The development of the quantum cryptography-based intelligent system for unprecedented IoT network security builds on a rich history of previous research and patents in quantum cryptography, artificial intelligence in cybersecurity, and IoT network management. The following overview highlights the key works and patents that influenced this invention:
  1. 1. Quantum cryptography and quantum key distribution (QKD):
    • Papers: The pioneering work of Bennett and Brassard in 1984 introduced the concept of quantum key distribution with their paper “Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing”. Subsequent research, including the 2002 review paper “Quantum cryptography” by Gisin et al., has extended the practical implementation and security proofs of QKD.
    • Patents: A notable patent in this area is US Patent No. 5,307,410 to Charles H. Bennett et al. entitled “Quantum Cryptographic Key Distribution System”, which laid the foundation for practical QKD systems.
  2. 2. Artificial Intelligence in Cybersecurity:
    • Papers: Research papers such as Buczak and Guven’s 2016 “ASurvey of Data Mining and Machine Learning Methods for Cyber Security Intrusion Detection” have examined the application of AI and machine learning in detecting and responding to cyber threats.
    • Patents: US Patent No. 9,246,903 entitled “System and method for predicting and mitigating cybersecurity events” is an example of an invention that uses machine learning for cybersecurity purposes.
  3. 3. IoT network management and security:
    • Papers: Studies such as the 2013 paper by Roman, Zhou, and Lopez, “On the features and challenges of security and privacy in distributed internet of things,” have highlighted the unique security challenges in loT networks and proposed frameworks to address these challenges.
    • Patents: An example is US Patent No. 9,825,761 entitled “loT device security,” which addresses methods for securing loT devices, including aspects such as authentication and firmware updates.
  4. 4. Integration of quantum cryptography with IoT and AI:
    • Papers: Although this is a relatively new area of research, some work has begun to explore the integration of quantum cryptography into IoT networks. For example, “Quantum-Secured Internet of Things: A Review” by Alsing et al. discusses the potential applications and challenges of implementing QKD in IoT environments.
    • Patents: Since this is an emerging field, there are few patents specifically combining quantum cryptography with AI for IoT security, indicating a novel aspect of the current invention.

Der Stand der Technik zeigt bedeutende Fortschritte in den einzelnen Bereichen der Quantenkryptografie, der Kl-gesteuerten Cybersicherheit und des IoT-Netzwerkmanagements. Die vorliegende Erfindung integriert diese Technologien jedoch in einzigartiger Weise in ein umfassendes System, das speziell für die Sicherheit von IoT-Netzwerken entwickelt wurde und die in früheren Arbeiten identifizierten Einschränkungen und Herausforderungen angeht. Die Kombination von quantenkryptografischen Techniken mit KI-Analytik und effizientem IoT-Gerätemanagement stellt einen neuartigen und bedeutenden Beitrag auf dem Gebiet dar.The state of the art shows significant advances in the individual areas of quantum cryptography, AI-driven cybersecurity, and IoT network management. However, the present invention uniquely integrates these technologies into a comprehensive system specifically designed for IoT network security, addressing the limitations and challenges identified in previous work. Combining quantum cryptographic techniques with AI analytics and efficient IoT device management represents a novel and significant contribution to the field.

Die in diesem Abschnitt „Hintergrund“ offengelegten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören und die einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt sind.The information disclosed in this Background section is for the purpose of facilitating an understanding of the background of the invention only and may therefore contain information that is not prior art and that is already known to a person skilled in the art in this country.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Bevor die vorliegenden Systeme und Methoden beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass diese Anwendung nicht auf die beschriebenen Systeme und Methoden beschränkt ist, da es mehrere mögliche Ausführungsformen geben kann, die in der vorliegenden Offenlegung nicht ausdrücklich dargestellt sind. Es ist auch zu verstehen, dass die in der Beschreibung verwendete Terminologie nur zur Beschreibung der besonderen Versionen oder Ausführungsformen dient und nicht dazu gedacht ist, den Umfang der vorliegenden Anwendung zu begrenzen.Before describing the present systems and methods, it is to be understood that this application is not limited to the systems and methods described, as there may be several possible embodiments not expressly shown in the present disclosure. It is also to be understood that the terminology used in the description is for the purpose of describing the particular versions or embodiments only and is not intended to limit the scope of the present application.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein auf Quantenkryptografie und Intelligenz basierendes System, das für beispiellose Sicherheit in Netzwerken des Internets der Dinge (loT) entwickelt wurde. Dieses System integriert auf einzigartige Weise die Quantenschlüsselverteilung (QKD) mit der Analyse künstlicher Intelligenz (Kl) und einem umfassenden IoT-Gerätemanagement, um eine robuste und fortschrittliche Lösung zur Sicherung von IoT-Netzwerken zu bieten. Die Erfindung adressiert den kritischen Bedarf an einem Sicherheitssystem, das sowohl hochsicher gegen Quantencomputer-Bedrohungen als auch anpassungsfähig an die sich entwickelnde Landschaft von Cyber-Bedrohungen ist.The present invention relates to a quantum cryptography and intelligence-based system designed for unprecedented security in Internet of Things (IoT) networks. This system uniquely integrates quantum key distribution (QKD) with artificial intelligence (AI) analysis and comprehensive IoT device management to provide a robust and advanced solution for securing IoT networks. The invention addresses the critical need for a security system that is both highly secure against quantum computing threats and adaptable to the evolving landscape of cyber threats.

Kernstück der Erfindung ist das Quantum Key Distribution (QKD)-Modul, das Prinzipien der Quantenmechanik zur Erzeugung und Verteilung von Verschlüsselungsschlüsseln nutzt. Dieses Modul verwendet verschränkte Photonenpaare, eine Methode, die ein hohes Maß an Sicherheit beim Schlüsselaustausch gewährleistet und es praktisch unmöglich macht, dass Schlüssel unbemerkt abgefangen oder dupliziert werden können.The core of the invention is the Quantum Key Distribution (QKD) module, which uses the principles of quantum mechanics to generate and distribute encryption keys. This module uses entangled photon pairs, a method that ensures a high level of security in key exchange and makes it virtually impossible for keys to be intercepted or duplicated unnoticed.

Das QKD-Modul bietet eine quantensichere Grundlage für die Kommunikation in loT-Netzwerken und behebt die Schwachstellen klassischer Verschlüsselungsmethoden angesichts der aufkommenden Quantencomputertechnologien.The QKD module provides a quantum-safe foundation for communication in IoT networks and addresses the vulnerabilities of classical encryption methods in the face of emerging quantum computing technologies.

Die Erfindung beinhaltet eine KI-Analyse-Engine, die den Netzwerkverkehr in Echtzeit analysiert und potenzielle Sicherheitsbedrohungen identifiziert. Diese Engine nutzt Algorithmen des maschinellen Lernens, um kontinuierlich zu lernen und sich an neue Arten von Cyber-Bedrohungen anzupassen und so die Widerstandsfähigkeit des IoT-Netzwerks gegen ausgeklügelte Angriffe zu verbessern.The invention includes an AI analytics engine that analyzes network traffic in real time and identifies potential security threats. This engine uses machine learning algorithms to continuously learn and adapt to new types of cyber threats, improving the resilience of the IoT network against sophisticated attacks.

Die KI-Analyse-Engine ist entscheidend für die proaktive Erkennung von und Reaktion auf Bedrohungen und bietet eine dynamische und intelligente Verteidigungsschicht, die sich mit der Bedrohungslandschaft weiterentwickelt.The AI analytics engine is critical for proactive threat detection and response, providing a dynamic and intelligent defense layer that evolves with the threat landscape.

Das System umfasst eine integrierte loT-Geräteverwaltungsplattform, die eine sichere Kommunikation zwischen verschiedenen IoT-Geräten gewährleistet. Diese Plattform ermöglicht automatische Firmware-Updates und Sicherheits-Patches für IoT-Geräte, um sie vor bekannten Schwachstellen zu schützen und aktuelle Sicherheit zu gewährleisten.The system includes an integrated IoT device management platform that ensures secure communication between different IoT devices. This platform enables automatic firmware updates and security patches for IoT devices to protect them from known vulnerabilities and ensure up-to-date security.

Die Gerätemanagement-Plattform verbessert die allgemeine Sicherheit und betriebliche Effizienz von IoT-Netzwerken, indem sie eine zentrale Steuerung und Überwachung des Gerätezustands und des Sicherheitsstatus ermöglicht.The device management platform improves the overall security and operational efficiency of IoT networks by enabling centralized control and monitoring of device health and security status.

Netzwerkadministratoren steht eine benutzerfreundliche Oberfläche zur Verfügung, über die sie Sicherheitsrichtlinien konfigurieren, den Zustand des Netzwerks überwachen und Warnmeldungen zu Sicherheitsvorfällen erhalten können. Diese Schnittstelle ermöglicht eine einfache Verwaltung des Sicherheitssystems und bietet Einblicke in die Netzwerkleistung und potenzielle Bedrohungen.Network administrators have a user-friendly interface to configure security policies, monitor the health of the network, and receive alerts about security incidents. This interface enables easy management of the security system and provides insights into network performance and potential threats.

Die Benutzeroberfläche ist intuitiv und leicht zugänglich, so dass Administratoren die Netzwerksicherheit effektiv verwalten können, ohne spezielle Kenntnisse in Quantenkryptografie oder Kl zu benötigen.The user interface is intuitive and easily accessible, allowing administrators to effectively manage network security without requiring specialized knowledge of quantum cryptography or AI.

Das System umfasst außerdem ein dezentrales Blockchain-basiertes Hauptbuch zur Protokollierung aller Netzwerkaktivitäten und -änderungen. Dieser Ledger gewährleistet eine fälschungssichere Aufzeichnung und Rückverfolgbarkeit von Sicherheitsereignissen und fügt dem System eine zusätzliche Ebene der Sicherheit und Verantwortlichkeit hinzu.The system also includes a decentralized blockchain-based ledger to log all network activity and changes. This ledger ensures tamper-proof recording and traceability of security events and adds an additional layer of security and accountability to the system.

Die Integration der Blockchain-Technologie bietet einen sicheren und transparenten Mechanismus für die Nachverfolgung und Überprüfung von Netzwerkaktivitäten und erhöht die allgemeine Vertrauenswürdigkeit des IoT-Netzwerks.The integration of blockchain technology provides a secure and transparent mechanism for tracking and verifying network activities and increases the overall trustworthiness of the IoT network.

Die Erfindung ist selbstheilend, d. h. sie kann kompromittierte Geräte automatisch isolieren und die Netzwerkparameter neu konfigurieren, um die betriebliche Integrität im Falle einer Sicherheitsverletzung aufrechtzuerhalten. Diese Funktion gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb und die Widerstandsfähigkeit des IoT-Netzwerks.The invention is self-healing, meaning it can automatically isolate compromised devices and reconfigure network parameters to maintain operational integrity in the event of a security breach. This feature ensures the continuous operation and resilience of the IoT network.

Das System ist skalierbar und anpassbar für verschiedene Größen und Arten von IoT-Netzwerken, von kleinen Heimnetzwerken bis hin zu großen industriellen loT-Anwendungen. Diese Skalierbarkeit gewährleistet, dass das System in verschiedenen Umgebungen mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen effektiv eingesetzt werden kann.The system is scalable and adaptable to different sizes and types of IoT networks, from small home networks to large industrial IoT applications. This scalability ensures that the system can be used effectively in different environments with different security requirements.

Das vorliegende auf Quantenkryptografie basierende System stellt einen bedeutenden Fortschritt in der loT-Netzwerksicherheit dar und bietet eine umfassende, skalierbare und anpassungsfähige Lösung, die die unknackbare Sicherheit der Quantenkryptografie mit der adaptiven Intelligenz der Kl und einer effizienten IoT-Geräteverwaltung kombiniert. Diese Erfindung befasst sich mit den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen bei der Sicherung von IoT-Netzwerken und bietet eine robuste Verteidigung gegen konventionelle und auf Quantencomputing basierende Cyberbedrohungen.The present quantum cryptography-based system represents a significant advancement in IoT network security, providing a comprehensive, scalable and adaptable solution that combines the unbreakable security of quantum cryptography with the adaptive intelligence of AI and efficient IoT device management. This invention addresses the current and future challenges in securing IoT networks and provides a robust defense against conventional and quantum computing-based cyber threats.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Um verschiedene Aspekte einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind, gegeben. Es wird davon ausgegangen, dass diese Zeichnung zeigt nur illustrierte Ausführungsformen der Erfindung und sind daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail durch die Verwendung der beigefügten Zeichnung beschrieben und erläutert.In order to clarify various aspects of some embodiments of the present invention, a more particular description of the invention will be given by reference to specific embodiments shown in the accompanying drawings. It is to be understood that these drawings show only illustrated embodiments of the invention and are therefore not to be considered as limiting its scope. The invention will be described and explained with additional specificity and detail through the use of the accompanying drawings.

Damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung leicht verstanden werden, wird im Folgenden eine detaillierte Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erörtert, die jedoch nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung auf die beigefügte Zeichnung angesehen werden sollte, in der:

  • zeigt das Blockdiagramm eines auf Quantenkryptografie basierenden Systems (100) für eine beispiellose IOT-Netzwerksicherheit.
In order that the advantages of the present invention may be readily understood, a detailed description of the invention is discussed below in conjunction with the accompanying drawings, which, however, should not be construed as limiting the scope of the invention to the accompanying drawings, in which:
  • shows the block diagram of a quantum cryptography based system (100) for unprecedented IOT network security.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein auf Quantenkryptographie basierendes intelligentes System (100) für unvergleichliche IOT-NetzwerksicherheitThe present invention relates to a quantum cryptography based intelligent system (100) for unparalleled IOT network security

zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines auf Quantenkryptografie basierenden Systems (100) für beispiellose IOT-Netzwerksicherheit. shows a detailed block diagram of a quantum cryptography based system (100) for unprecedented IOT network security.

Das auf Quantenkryptografie basierende System für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit, hier als System (100) bezeichnet, integriert verschiedene Komponenten, um fortschrittliche Sicherheit für Internet-of-Things (loT)-Netzwerke zu bieten. Diese Komponenten, die in den Ansprüchen beschrieben sind, werden im Folgenden näher erläutert:

  • Quantum Key Distribution (QKD) Modul (1):
    • Das QKD-Modul (1) generiert und verteilt Verschlüsselungsschlüssel nach den Prinzipien der Quantenmechanik. Es verwendet verschränkte Photonenpaare, die einen sicheren Schlüsselaustausch gewährleisten und ein Abfangen oder Duplizieren verhindern.
The quantum cryptography-based system for unprecedented IoT network security, referred to herein as system (100), integrates various components to provide advanced security for Internet of Things (loT) networks. These components, which are described in the claims, are further explained below:
  • Quantum Key Distribution (QKD) Module (1):
    • The QKD module (1) generates and distributes encryption keys according to the principles of quantum mechanics. It uses entangled photon pairs, which ensure secure key exchange and prevent interception or duplication.

Dieses Modul nutzt die Quantenverschränkung und das No-Cloning-Theorem, um einen abhörsicheren Kommunikationskanal zu schaffen. Jeder Versuch, den Schlüssel abzufangen, verändert den Quantenzustand und offenbart die Anwesenheit eines Eindringlings.This module uses quantum entanglement and the no-cloning theorem to create a secure communication channel. Any attempt to intercept the key will alter the quantum state and reveal the presence of an intruder.

Durch die Bereitstellung quantensicherer Verschlüsselungsschlüssel bietet das QKD-Modul (1) ein Sicherheitsniveau, das den Bedrohungen durch die Fortschritte im Quantencomputing standhält.By providing quantum-safe encryption keys, the QKD module (1) provides a level of security that can withstand the threats posed by advances in quantum computing.

Künstliche Intelligenz (KI) Analytics Engine (2):Artificial Intelligence (AI) Analytics Engine (2):

Die KI-Analyse-Engine (2) analysiert den Netzwerkverkehr in Echtzeit, um potenzielle Sicherheitsbedrohungen zu erkennen. Sie nutzt Algorithmen des maschinellen Lernens, um neue Arten von Cyber-Bedrohungen adaptiv zu erkennen und darauf zu reagieren.The AI analytics engine (2) analyzes network traffic in real time to detect potential security threats. It uses machine learning algorithms to adaptively detect and respond to new types of cyber threats.

Diese Engine verarbeitet riesige Mengen an Netzwerkdaten und identifiziert Muster und Anomalien, die auf potenzielle Sicherheitsrisiken hinweisen. Sie lernt kontinuierlich aus den Netzwerkinteraktionen und verbessert so im Laufe der Zeit ihre Fähigkeiten zur Erkennung von und Reaktion auf Bedrohungen.This engine processes massive amounts of network data and identifies patterns and anomalies that indicate potential security risks. It continuously learns from network interactions, improving its threat detection and response capabilities over time.

Die KI-Analyse-Engine (2) erhöht die Sicherheit des loT-Netzes, indem sie eine intelligente, anpassungsfähige Verteidigung gegen eine Vielzahl von Cyber-Bedrohungen bietet.The AI analysis engine (2) increases the security of the IoT network by providing an intelligent, adaptive defense against a variety of cyber threats.

integrierte loT-Geräte-Management-Plattform (3):integrated IoT device management platform (3):

Die integrierte IoT-Geräte-Management-Plattform (3) sichert die Kommunikation zwischen verschiedenen loT-Geräten. Sie unterstützt automatische Firmware-Updates und die Bereitstellung von Sicherheitspatches.The integrated IoT device management platform (3) ensures communication between different IoT devices. It supports automatic systematic firmware updates and the provision of security patches.

Diese Plattform verwaltet die Sicherheitskonfigurationen verschiedener IoT-Geräte und stellt sicher, dass sie stets mit den neuesten Sicherheitsmaßnahmen ausgestattet sind. Außerdem überwacht sie den Zustand und Status der Geräte und identifiziert und behebt Schwachstellen.This platform manages the security configurations of various IoT devices and ensures that they are always equipped with the latest security measures. It also monitors the health and status of the devices and identifies and remediates vulnerabilities.

Durch die Aufrechterhaltung eines aktuellen Schutzes gegen Schwachstellen gewährleistet die Plattform (3) die Integrität und Sicherheit des IoT-Netzes.By maintaining up-to-date protection against vulnerabilities, the platform (3) ensures the integrity and security of the IoT network.

Benutzeroberfläche (4):User interface (4):

Über die Benutzeroberfläche (4) können Netzwerkadministratoren Sicherheitsrichtlinien konfigurieren, den Zustand des Netzwerks überwachen und Warnmeldungen zu Sicherheitsvorfällen empfangen.The user interface (4) allows network administrators to configure security policies, monitor the health of the network, and receive alerts about security incidents.

Diese Schnittstelle bietet ein zugängliches und intuitives Dashboard für die Überwachung des gesamten loT-Netzwerks. Administratoren können über diese Schnittstelle Sicherheitseinstellungen anpassen, Echtzeit-Analysen anzeigen und auf Warnungen reagieren.This interface provides an accessible and intuitive dashboard for monitoring the entire IoT network. Administrators can use this interface to adjust security settings, view real-time analytics, and respond to alerts.

Die Benutzeroberfläche (4) vereinfacht die Verwaltung der Netzsicherheit und macht sie für Administratoren zugänglich, ohne dass sie über tiefgreifende technische Kenntnisse in Quantenkryptografie oder KI verfügen müssen.The user interface (4) simplifies the management of network security and makes it accessible to administrators without requiring in-depth technical knowledge of quantum cryptography or AI.

Dezentrales Blockchain-basiertes Ledger (5) :Decentralized blockchain-based ledger (5) :

Als Erweiterung des Basissystems (100) protokolliert ein dezentraler Blockchain-basierter Ledger (5) alle Netzwerkaktivitäten und -änderungen und gewährleistet so eine fälschungssichere Aufzeichnung und Nachvollziehbarkeit von Sicherheitsereignissen.As an extension of the base system (100), a decentralized blockchain-based ledger (5) logs all network activities and changes, thus ensuring tamper-proof recording and traceability of security events.

Dieses Hauptbuch (5) nutzt die Blockchain-Technologie, um eine sichere, unveränderliche Aufzeichnung aller Transaktionen und Änderungen im Netzwerk zu erstellen. Es verbessert die Verantwortlichkeit und Transparenz innerhalb des Netzwerks.This ledger (5) uses blockchain technology to create a secure, immutable record of all transactions and changes on the network. It improves accountability and transparency within the network.

Die Einbeziehung des Blockchain-basierten Hauptbuchs (5) bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem es eine vertrauenswürdige und überprüfbare Aufzeichnung aller Netzwerkaktivitäten liefert, die für die forensische Analyse und die Einhaltung von Vorschriften entscheidend ist.The inclusion of the blockchain-based ledger (5) provides an additional layer of security by providing a trusted and auditable record of all network activity, which is critical for forensic analysis and regulatory compliance.

Selbstheilung und Skalierbarkeit:Self-healing and scalability:

Das System (100) ist in der Lage, sich selbst zu heilen, indem es im Falle einer Sicherheitsverletzung kompromittierte Geräte isoliert und die Netzwerkparameter neu konfiguriert. Es ist außerdem so konzipiert, dass es skalierbar ist und sich an verschiedene loT-Netzwerkgrößen und -typen anpassen lässt.The system (100) is capable of self-healing by isolating compromised devices and reconfiguring network parameters in the event of a security breach. It is also designed to be scalable and adapt to different IoT network sizes and types.

Automatisierte Prozesse identifizieren und mindern Risiken und stellen die Netzwerksicherheit und -funktionalität nach einem Vorfall wieder her. Die Architektur des Systems ermöglicht eine Skalierung für unterschiedliche Netzwerkanforderungen, von kleinen Heimkonfigurationen bis hin zu großen industriellen Anwendungen.Automated processes identify and mitigate risks and restore network security and functionality after an incident. The system's architecture allows scaling for different network requirements, from small home configurations to large industrial applications.

Diese Merkmale erhöhen die Widerstandsfähigkeit und Flexibilität des Systems (100) und stellen sicher, dass es über ein breites Spektrum von Szenarien und Größenordnungen hinweg wirksam bleibt.These features increase the resilience and flexibility of the system (100) and ensure that it remains effective across a wide range of scenarios and scales.

Anomalie-Erkennung in der KI-Analyse-Engine :Anomaly detection in the AI analytics engine:

Die KI-Analyse-Engine (2) umfasst Techniken zur Erkennung von Anomalien, um ungewöhnliche Muster im Verhalten von loT-Geräten zu erkennen, die potenzielle Sicherheitsbedrohungen signalisieren könnten.The AI analytics engine (2) includes anomaly detection techniques to identify unusual patterns in the behavior of IoT devices that could signal potential security threats.

Modelle für maschinelles Lernen in der Engine (2) analysieren das Geräteverhalten und vergleichen es mit normalen Betriebsmustern. Abweichungen von diesen Mustern werden zur weiteren Untersuchung markiert.Machine learning models in the engine (2) analyze device behavior and compare it to normal operating patterns. Deviations from these patterns are flagged for further investigation.

Diese Funktion ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Sicherheitsverletzungen, Insider-Bedrohungen oder kompromittierter Geräte, wodurch die proaktiven Sicherheitsmaßnahmen des Systems (100) verbessert werden.This feature enables early detection of potential security breaches, insider threats, or compromised devices, thereby improving the system's proactive security measures (100).

Synergistischer Betrieb von QKD-Modul und Kl-Analyse-Engine :Synergistic operation of QKD module and Kl analysis engine:

Das QKD-Modul (1) und die KI-Analyse-Engine (2) arbeiten synergetisch und optimieren das Gleichgewicht zwischen Sicherheitsstärke und Netzwerkleistung.The QKD module (1) and the AI analysis engine (2) work synergistically to optimize the balance between security strength and network performance.

Das QKD-Modul (1) liefert die für eine sichere Kommunikation erforderlichen Verschlüsselungscodes, während die KI-Engine (2) einen effizienten Netzbetrieb gewährleistet, indem sie sich den Sicherheitsanforderungen anpasst und den Verkehrsfluss optimiert.The QKD module (1) provides the encryption keys required for secure communication, while the AI engine (2) ensures efficient network operation by adapting to security requirements and optimizing traffic flow.

Diese Synergie gewährleistet, dass das System (100) eine hohe Sicherheit aufrechterhält, ohne die Netzwerkleistung zu beeinträchtigen, und bietet eine ideale Lösung für dynamische loT-Umgebungen.This synergy ensures that the system (100) maintains a high level of security without affect network performance and provides an ideal solution for dynamic IoT environments.

Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit (100) stellt einen bedeutenden Fortschritt in der IoT-Cybersicherheit dar. Durch die Integration modernster Quantenkryptografie, intelligenter KI-Analytik, robuster loT-Geräteverwaltung und einer benutzerfreundlichen Schnittstelle bietet das System (100) eine umfassende, skalierbare und anpassbare Sicherheitslösung. Diese Erfindung ist eine wirksame Antwort auf die aktuellen und künftigen Herausforderungen bei der Sicherung von IoT-Netzwerken gegen eine Vielzahl von Cyber-Bedrohungen.The Quantum Cryptography-Based Intelligent System for Unprecedented IoT Network Security (100) represents a significant advancement in IoT cybersecurity. By integrating cutting-edge quantum cryptography, intelligent AI analytics, robust IoT device management, and a user-friendly interface, the system (100) provides a comprehensive, scalable, and customizable security solution. This invention is an effective response to the current and future challenges of securing IoT networks against a variety of cyber threats.

Die vorliegende Erfindung bietet ein umfassendes, skalierbares und sicheres System zur Analyse und Vorhersage der Auswirkungen der Führungsrolle von Frauen in Umwelt- und Klimaprojekten, das fortschrittliche Kl- und maschinelle Lerntechniken nutzt.The present invention provides a comprehensive, scalable and secure system for analyzing and predicting the impacts of women's leadership in environmental and climate projects using advanced AI and machine learning techniques.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5307410 [0013]US5307410 [0013]
  • US 9246903 [0013]US9246903 [0013]
  • US 9825761 [0013]US9825761 [0013]

Claims (6)

Ein auf Quantenkryptographie basierendes intelligentes System (100) für beispiellose loT-Netzwerksicherheit, das Folgendes umfasst: ein Quantenschlüsselverteilungs (QKD)-Modul (1) zum Erzeugen und Verteilen von Verschlüsselungsschlüsseln unter Verwendung von quantenmechanischen Prinzipien, wobei das Quantenschlüsselverteilungsmodul (1) verschränkte Photonenpaare verwendet, um einen sicheren Schlüsselaustausch zu gewährleisten, der jegliches Abfangen oder Duplizieren der Schlüssel verhindert; eine Analyse-Engine (2) mit künstlicher Intelligenz (KI), die so konfiguriert ist, dass sie den Netzwerkverkehr analysiert und potenzielle Sicherheitsbedrohungen in Echtzeit identifiziert, wobei die Analyse-Engine (2) mit künstlicher Intelligenz Algorithmen des maschinellen Lernens einsetzt, um neue Arten von Cyber-Bedrohungen adaptiv zu erkennen und darauf zu reagieren, wodurch die Sicherheitsresilienz des IoT-Netzwerks verbessert wird; eine integrierte loT-Geräte-Verwaltungsplattform (3) zum Sichern der Kommunikation zwischen verschiedenen loT-Geräten, wobei die integrierte loT-Geräte-Verwaltungsplattform (3) automatische Firmware-Updates und Sicherheits-Patch-Einsätze für loT-Geräte unterstützt, wodurch ein aktueller Schutz gegen Schwachstellen aufrechterhalten wird; und eine Benutzerschnittstelle (4) für Netzwerkadministratoren, um Sicherheitsrichtlinien zu konfigurieren, den Zustand des Netzwerks zu überwachen und Warnmeldungen zu Sicherheitsvorfällen zu erhalten.A quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security, comprising: a quantum key distribution (QKD) module (1) for generating and distributing encryption keys using quantum mechanical principles, wherein the quantum key distribution module (1) uses entangled photon pairs to ensure secure key exchange preventing any interception or duplication of the keys; an artificial intelligence (AI) analysis engine (2) configured to analyze network traffic and identify potential security threats in real time, wherein the artificial intelligence analysis engine (2) employs machine learning algorithms to adaptively detect and respond to new types of cyber threats, thereby improving the security resilience of the IoT network; an integrated IoT device management platform (3) for securing communication between different IoT devices, wherein the integrated IoT device management platform (3) supports automatic firmware updates and security patch deployments for IoT devices, thereby maintaining up-to-date protection against vulnerabilities; and a user interface (4) for network administrators to configure security policies, monitor the health of the network and receive alerts on security incidents. Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System (100) für beispiellose loT-Netzwerksicherheit nach Anspruch 1, das außerdem einen dezentralen Blockchain-basierten Ledger (5) zur Protokollierung aller Netzwerkaktivitäten und -änderungen umfasst, der eine fälschungssichere Aufzeichnung und Rückverfolgbarkeit von Sicherheitsereignissen gewährleistet.The quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented loT network security according to Claim 1 , which also includes a decentralised blockchain-based ledger (5) to log all network activities and changes, ensuring tamper-proof recording and traceability of security events. Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System (100) für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit nach Anspruch 1, wobei das Quantenschlüsselverteilungsmodul (1) und die künstliche Intelligenz-Analysemaschine (2) synergetisch arbeiten, um das Gleichgewicht zwischen Sicherheitsstärke und Netzwerkleistung zu optimieren.The quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security according to Claim 1 , where the quantum key distribution module (1) and the artificial intelligence analysis engine (2) work synergistically to optimize the balance between security strength and network performance. Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System (100) für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit nach Anspruch 1, das in der Lage ist, sich selbst zu heilen, kompromittierte Geräte automatisch zu isolieren und Netzwerkparameter neu zu konfigurieren, um die betriebliche Integrität im Falle einer Sicherheitsverletzung aufrechtzuerhalten.The quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security according to Claim 1 that is capable of self-healing, automatically isolating compromised devices, and reconfiguring network parameters to maintain operational integrity in the event of a security breach. Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System (100) für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit nach Anspruch 1, wobei die auf künstlicher Intelligenz basierende Analysemaschine (2) Techniken zur Erkennung von Anomalien verwendet, um ungewöhnliche Muster im Verhalten von loT-Geräten zu erkennen, die potenzielle Sicherheitsbedrohungen signalisieren.The quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security according to Claim 1 , where the artificial intelligence-based analysis engine (2) uses anomaly detection techniques to identify unusual patterns in the behavior of IoT devices that signal potential security threats. Das auf Quantenkryptografie basierende intelligente System (100) für beispiellose IoT-Netzwerksicherheit nach Anspruch 1, das so konzipiert ist, dass es für verschiedene Größen und Arten von loT-Netzwerken skalierbar und anpassbar ist, von kleinen Heimnetzwerken bis hin zu großen industriellen IoT-Anwendungen.The quantum cryptography-based intelligent system (100) for unprecedented IoT network security according to Claim 1 , which is designed to be scalable and adaptable for different sizes and types of IoT networks, from small home networks to large industrial IoT applications.
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US5307410A (en) 1993-05-25 1994-04-26 International Business Machines Corporation Interferometric quantum cryptographic key distribution system
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