ES3036191T3 - Quantum streaming - Google Patents

Quantum streaming

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ES3036191T3
ES3036191T3 ES21749871T ES21749871T ES3036191T3 ES 3036191 T3 ES3036191 T3 ES 3036191T3 ES 21749871 T ES21749871 T ES 21749871T ES 21749871 T ES21749871 T ES 21749871T ES 3036191 T3 ES3036191 T3 ES 3036191T3
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David Williams
Barry Childe
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Arqit Ltd
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Abstract

Se proporcionan métodos, sistemas y aparatos para la transmisión cuántica segura entre un primer dispositivo terminal y un segundo dispositivo terminal a través de un servidor de una plataforma de nube cuántica. En el primer dispositivo terminal, un dato se divide en varios fragmentos que permiten su reconstrucción. En el primer dispositivo terminal, cada fragmento se cifra por separado mediante una primera clave criptográfica compartida entre ambos dispositivos. Se establece, entre el primer dispositivo terminal y el servidor, una pluralidad de canales seguros con el servidor de la plataforma de nube cuántica mediante una segunda clave criptográfica compartida entre ambos. Se transmite, desde el primer dispositivo terminal al servidor, los fragmentos cifrados hacia el segundo dispositivo terminal a través del servidor a través de los canales seguros. Recibir, en el servidor, los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos transmitido desde el primer dispositivo terminal a través de los primeros canales seguros, cada fragmento cifrado utilizando la primera clave criptográfica conocida únicamente por el primer y el segundo dispositivo terminal. Almacenar de forma segura, por parte del servidor, los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos en un almacenamiento seguro de la plataforma de nube cuántica. Al iniciar sesión el segundo dispositivo terminal en la plataforma de nube cuántica, establecer una segunda pluralidad de canales seguros con el segundo dispositivo terminal utilizando una tercera clave criptográfica, compartida esta última entre el segundo dispositivo terminal y el servidor. Recuperar los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos del almacenamiento seguro. Transmitir los fragmentos de datos cifrados al segundo dispositivo terminal a través de los segundos canales seguros. Recibir, en el segundo dispositivo terminal, varios fragmentos de datos cifrados del elemento de datos cifrados desde el servidor a través de la segunda pluralidad. Descifrar los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica para reconstruir el elemento de datos transferido desde el primer dispositivo terminal al segundo dispositivo terminal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Transmisión cuántica
La presente solicitud se refiere a un sistema y a un método para transmisión cuántica y aplicaciones para la misma.
Antecedentes
La criptografía se utiliza para proteger miles de millones de transacciones diarias, desde, sin limitación, la seguridad de la capa de transporte (TLS) para compras y banca en línea hasta las comunicaciones gubernamentales ultraseguras. Estas transacciones dependen de medios confiables y seguros que permiten que al menos dos o más partes compartan una clave secreta, lo que permite el cifrado de datos por una parte y el posterior descifrado por la(s) otra(s). Cuando los ordenadores cuánticos universales utilizables comercialmente estén disponibles, diversas transacciones, tareas y aplicaciones de este tipo, incluyendo, entre otras, la banca digital, la certificación web, el conocimiento del cliente (KYC), la transferencia de activos digitales y la autenticación, serán vulnerables, y algunas ya son vulnerables a los ciberataques convencionales. Estas transacciones, tareas y aplicaciones se proporcionan actualmente mediante sistemas de software que suelen emplear criptografía convencional o técnicas y protocolos de cifrado que no son lo suficientemente resistentes como para resistir un ataque de dichos ordenadores cuánticos (QC) u otros métodos avanzados de ciberataque.
Los QC pueden descifrar muchos códigos criptográficos clásicos casi sin esfuerzo. El interés por la computación cuántica ha aumentado en el último año gracias al éxito de D-Wave en la venta de sistemas comerciales. Además, varios avances en técnicas de QC por parte de empresas tecnológicas tales como, sin limitación, por ejemplo, Microsoft (RTM), IBM (RTM), Intel (R<t>M), Google (RTM) y otras, prometen que un QC universal será viable en un futuro próximo (por ejemplo, en un plazo de cinco a diez años). Los QC ya se han convertido en una amenaza para la criptografía actual; en 2016, el NIST informó sobre su impacto en los algoritmos criptográficos comunes en un informe de L. Chen, S. Jordan, Y. Liu, D. Moody, R. Peralta, Ray Periner y D. Smith-Tone, "Report on Post-Quantum Cryptography", NISTIR 8105, 2016 (https://nvipubs.nist.govinistpubs/ir/2016/NIST.IR.8105.pdf) . Esto significa que los protocolos criptográficos que utilizan estos algoritmos criptográficos serán vulnerables y dejarán de ser seguros. Por ejemplo, dichos protocolos criptográficos incluyen, sin limitación, Seguridad de la Capa de Transporte (TLS), HTTPS, Capa de Sockets Seguros (SSL) y Secure Shell (SSH), utilizados en, entre otros, búsquedas, certificación o aplicaciones bancarias, entre otros. Por ejemplo, TLS que utiliza ECDHE-RSA, AES (128 bits) GCM y SHA256 para búsquedas/motores de búsqueda se verá dañado o debilitado. Por ejemplo, TLS que utiliza ECDHE-RSA con AES (256 bits) GCM y SHA (384 bits) para aplicaciones bancarias y similares se verá dañado o debilitado. Se estima que los certificados de servidor, los certificados de cliente y la criptografía de clave pública estarán dañados y serán inseguros.
Por ejemplo, los métodos actuales para intercambiar claves criptográficas entre dos partes son vulnerables a ataques de QC. Si se pueden descifrar las primitivas criptográficas involucradas en el protocolo de intercambio de claves, la clave intercambiada se ve comprometida y los datos cifrados quedan expuestos al atacante. Los protocolos clásicos de intercambio de claves se basan en la complejidad de la factorización de enteros (por ejemplo, Diffie-Hellman (DH)) o el problema del logaritmo discreto (por ejemplo, DH de curva elíptica (ECDH)). No se garantiza que ninguno de estos problemas sea complejo y ambos pueden ser descifrados por un QC en tiempo polinomial. Esto es de particular preocupación para organizaciones grandes y pequeñas, corporaciones y también para usuarios individuales de redes públicas y privadas (por ejemplo, Internet o intranets corporativas). Si no se puede realizar un intercambio de claves de forma fiable, todas las transacciones, tareas y aplicaciones actuales son vulnerables a ataques mediante un QC.
El campo de la “criptografía cuántica” busca abordar estos riesgos mediante el desarrollo de algoritmos criptográficos de seguridad cuántica (denominados algoritmos de seguridad cuántica) y técnicas de distribución de claves cuánticas (QKD). Si bien la combinación de ambos proporciona la solución definitiva, la QKD, como técnica independiente, aún tiene mucho que ofrecer y no depende en sí misma del desarrollo de algoritmos de seguridad cuántica para su adopción generalizada. Sin embargo, incluso la ejecución fiable de QKD a escala para una amplia gama de usuarios, desde pequeñas hasta grandes corporaciones o particulares, sigue siendo una tarea costosa y que requiere mucho tiempo.
Existe una necesidad de un enfoque robusto, seguro y rentable para proporcionar soluciones cuánticas seguras, al menos para las comunicaciones y/o la transmisión de datos entre usuarios. Dicha solución también ofrece protección contra ciberataques avanzados no cuánticos.
Las realizaciones descritas a continuación no se limitan a implementaciones que resuelven alguna o todas las desventajas de los enfoques conocidos descritos anteriormente.
El documento US 2014/122876 A1 divulga que porciones de datos divididos pertenecientes a un conjunto de datos se envían por diferentes trayectorias de datos a sus destinos. El conjunto de datos se divide criptográficamente en porciones, y cada porción se transporta por múltiples trayectorias de datos hasta su destino. Por ejemplo, un mensaje se separa físicamente en partes cifradas y se envía por más de una trayectoria de red para llegar a su destino. Como resultado, un espía en una red podría solo ver un conjunto parcial de partes aleatorias, inconexas e incoherentes del mensaje, que también están cifradas. Las porciones del mensaje se dividen de tal manera que, incluso si el espía capturara algunas de las porciones de datos, sería difícil reconstruir el mensaje sin capturar también la mayoría de las demás porciones parciales del mensaje se propagan por toda la infraestructura de la red.
Sumario
La invención está definida por las reivindicaciones 1,4, 7, 11,22, 23 y 25.
Este sumario se proporciona para presentar una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen con más detalle a continuación en la Descripción detallada.
La presente divulgación proporciona sistemas, aparatos, mecanismos, métodos y proceso(s) para la transmisión cuántica segura de datos desde un dispositivo terminal a otro a través de un servidor de una plataforma en la nube cuántica, donde cada dispositivo terminal dispone de una pluralidad de canales seguros para enviar y/o recibir fragmentos de datos cifrados, estando los datos cifrados con una clave criptográfica conocida únicamente por cada dispositivo terminal. Cada uno de la pluralidad de canales seguros está protegido por el servidor con una clave criptográfica conocida únicamente por el servidor y el dispositivo terminal correspondiente. Las claves criptográficas pueden ser claves de seguridad cuántica distribuidas a cada dispositivo terminal o servidor, lo que significa que los datos se transmiten de forma segura desde un dispositivo terminal a otro.
En un primer aspecto, la presente divulgación proporciona un método implementado por ordenador para la transmisión y/o el almacenamiento cuántico seguro de uno o más elementos de datos desde un primer dispositivo terminal a un segundo dispositivo terminal a través de un servidor de una plataforma en la nube cuántica, comprendiendo el método, realizado en el primer dispositivo terminal, lo siguiente: dividir un elemento de datos en una pluralidad de fragmentos de datos que permiten la reconstrucción del elemento de datos; cifrar cada uno de los fragmentos de datos por separado utilizando una primera clave criptográfica compartida entre el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal; establecer una serie o una primera pluralidad de canales seguros con un servidor de una plataforma en la nube cuántica utilizando una segunda clave criptográfica, siendo compartida la segunda clave criptográfica entre el punto final y el servidor; y transmitir la pluralidad de fragmentos cifrados hacia el segundo dispositivo terminal a través del servidor sobre la pluralidad de canales seguros.
En un segundo aspecto, la presente divulgación proporciona un método implementado por ordenador para la transmisión cuántica segura de elementos de datos desde un primer dispositivo terminal a un segundo dispositivo terminal a través de un servidor de una plataforma en la nube cuántica. El método, realizado en el servidor, comprende: recibir una pluralidad de fragmentos de datos cifrados de un elemento de datos desde el primer dispositivo terminal desde una primera pluralidad de canales seguros, utilizando cada fragmento de datos cifrado una primera clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal, y la primera pluralidad de canales seguros establecidos con el primer dispositivo terminal con base en una segunda clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el servidor; almacenar de forma segura los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos en un almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica; en respuesta al inicio de sesión del segundo punto final en la plataforma en la nube cuántica, establecer una segunda pluralidad de canales seguros con el segundo punto final utilizando una tercera clave criptográfica, siendo la tercera clave criptográfica compartida entre el segundo dispositivo terminal y el servidor; recuperar los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos del almacenamiento seguro; transmitir los fragmentos de datos cifrados a través de la segunda pluralidad de canales seguros al segundo dispositivo terminal.
En un tercer aspecto, la presente divulgación proporciona un método implementado por ordenador para la transmisión cuántica segura de elementos de datos desde un primer dispositivo terminal a un segundo dispositivo terminal a través de un servidor de una plataforma en la nube cuántica, comprendiendo el método, realizado en el segundo dispositivo: conectarse a una plataforma en la nube cuántica; en respuesta a una transferencia de datos de un elemento de datos cifrados desde el primer dispositivo terminal, cifrar el elemento de datos cifrados con una primera clave criptográfica conocida solo por el primer y segundo puntos finales, estableciendo una pluralidad de canales seguros con el servidor utilizando una tercera clave criptográfica, que es conocida solo por el segundo dispositivo terminal y el servidor; recibir una pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos cifrados desde el servidor a través de la pluralidad de canales seguros; descifrar los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica para reconstruir el elemento de datos transferido desde el primer dispositivo terminal.
En un cuarto aspecto, la presente divulgación proporciona un método implementado por ordenador para la transmisión cuántica segura entre un primer dispositivo terminal y un segundo dispositivo terminal a través de un servidor de una plataforma en la nube cuántica que comprende: dividir, en el primer dispositivo terminal, un elemento de datos en una pluralidad de fragmentos de datos que permiten la reconstrucción del elemento de datos; cifrar, en el primer dispositivo terminal, cada uno de los fragmentos de datos por separado utilizando una primera clave criptográfica compartida entre el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal; establecer, entre el primer dispositivo terminal y el servidor, una primera pluralidad de canales seguros con el servidor de la plataforma en la nube cuántica utilizando una segunda clave criptográfica, estando la segunda clave criptográfica compartida entre el punto final y el servidor; y transmitir, desde el primer dispositivo terminal al servidor, la pluralidad de fragmentos cifrados hacia el segundo dispositivo terminal a través del servidor sobre la pluralidad de canales seguros; recibir, en el servidor, la pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos transmitido desde el primer dispositivo terminal a través de la primera pluralidad de canales seguros, utilizando cada fragmento de datos cifrado la primera clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal; almacenar de forma segura, por el servidor, los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos en un almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica; en respuesta al inicio de sesión del segundo punto final en la plataforma en la nube cuántica, establecer una segunda pluralidad de canales seguros con el segundo punto final utilizando una tercera clave criptográfica, siendo la tercera clave criptográfica compartida entre el segundo dispositivo terminal y el servidor; recuperar los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos del almacenamiento seguro; transmitir los fragmentos de datos cifrados a través de la segunda pluralidad de canales seguros al segundo dispositivo terminal; recibir, en el segundo punto final, una pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos cifrados desde el servidor a través de la segunda pluralidad de canales seguros; y descifrar los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica para reconstruir el elemento de datos transferido desde el primer dispositivo terminal.
Como una opción, el método implementado por ordenador según cualquiera de los aspectos primero, segundo, tercero y cuarto, en donde la primera clave criptográfica es una primera clave de seguridad cuántica, la segunda clave criptográfica es una segunda clave de seguridad cuántica y la tercera clave criptográfica es una clave de seguridad cuántica. Como opción adicional, el método implementado por ordenador según cualquiera de los aspectos primero, segundo, tercero y cuarto, donde la plataforma en la nube cuántica comprende una red de seguridad cuántica (QS). La red QS comprende uno o más servidores QS y un repositorio para almacenar y acceder a dichos datos. Cada servidor QS comprende un módulo de seguridad de hardware (HSM) para almacenar un conjunto idéntico de claves distribuidas cuánticas (QD) o claves de seguridad cuántica. Dicho conjunto idéntico de claves QD se ha distribuido a cada servidor QS de forma segura cuántica, y dichos servidores QS están configurados para comunicarse de forma segura entre sí y con el repositorio utilizando una o más claves QD disponibles del mismo conjunto. Una o más claves QD adicionales del conjunto se distribuyen como claves de seguridad cuántica a cada dispositivo terminal.
En un quinto aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato que comprende una unidad de procesador, una unidad de memoria y una interfaz de comunicación, estando la unidad de procesador conectada a la unidad de memoria y a la interfaz de comunicación, en donde la unidad de procesador, la unidad de memoria y la interfaz de comunicación están adaptadas para implementar el método implementado por ordenador según el primer aspecto.
En un sexto aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato que comprende una unidad de procesador, una unidad de memoria y una interfaz de comunicación, estando la unidad de procesador conectada a la unidad de memoria y a la interfaz de comunicación, en donde la unidad de procesador, la unidad de memoria y la interfaz de comunicación están adaptadas para implementar el método implementado por ordenador de acuerdo con los segundos aspectos.
En un séptimo aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato que comprende una unidad de procesador, una unidad de memoria y una interfaz de comunicación, estando la unidad de procesador conectada a la unidad de memoria y a la interfaz de comunicación, en donde la unidad de procesador, la unidad de memoria y la interfaz de comunicación están adaptadas para implementar el método implementado por ordenador de acuerdo con el tercer aspecto.
En un octavo aspecto, la presente divulgación proporciona un sistema que comprende: un primer dispositivo terminal que comprende un aparato según el quinto aspecto; un segundo dispositivo terminal que comprende un aparato según el sexto aspecto; y un servidor que comprende un aparato según el séptimo aspecto, en donde el primer y el segundo dispositivo terminal están en comunicación a través del servidor.
En un noveno aspecto, la presente divulgación proporciona un medio legible por ordenador que comprende un código de ordenador o instrucciones almacenadas en el mismo, que cuando se ejecuta en un procesador, hace que el procesador ejecute el método implementado por ordenador de acuerdo con el primer aspecto.
En un décimo aspecto, la presente divulgación proporciona un medio legible por ordenador que comprende código de ordenador o instrucciones almacenadas en el mismo, que cuando se ejecutan en un procesador, hacen que el procesador realice el método implementado por ordenador de acuerdo con el segundo aspecto. En un undécimo aspecto, la presente divulgación proporciona un medio legible por ordenador que comprende código de ordenador o instrucciones almacenadas en el mismo, que cuando se ejecutan en un procesador, hacen que el procesador realice el método implementado por ordenador de acuerdo con el tercer aspecto. En un duodécimo aspecto, la presente divulgación proporciona un medio legible por ordenador que comprende código de ordenador o instrucciones almacenadas en el mismo, que cuando se ejecuta en un procesador, hace que el procesador realice el método implementado por ordenador de acuerdo con el cuarto aspecto.
En un decimotercer aspecto, la presente divulgación proporciona un sistema como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimocuarto aspecto, la presente divulgación proporciona una plataforma en la nube cuántica como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimoquinto aspecto, la presente divulgación proporciona un método como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimosexto aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimoséptimo aspecto, la presente divulgación proporciona un producto de programa informático como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimoctavo aspecto, la presente divulgación proporciona un método de transmisión cuántica segura como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un decimonoveno aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato como se describe en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
En un vigésimo aspecto, la presente divulgación proporciona un producto de programa informático como se describe en el presente documento con referencia al decimoctavo aspecto.
Los métodos descritos en este documento pueden ejecutarse mediante software legible por máquina en un medio de almacenamiento tangible, por ejemplo, un programa informático que comprende un código informático adaptado para realizar todas las etapas de cualquiera de los métodos descritos en este documento cuando el programa se ejecuta en un ordenador y puede estar incorporado en un medio legible por ordenador. Ejemplos de medios de almacenamiento tangibles (o no transitorios) incluyen discos, memorias USB, tarjetas de memoria, etc., y no incluyen señales propagadas. El software puede ejecutarse en un procesador en paralelo o en serie, de modo que las etapas del método puedan ejecutarse en cualquier orden adecuado o simultáneamente.
Esta solicitud reconoce que el firmware y el software pueden ser productos valiosos que se pueden comercializar por separado. Su objetivo es abarcar el software que se ejecuta o controla hardware estándar para realizar las funciones deseadas. También se pretende abarcar el software que describe o define la configuración del hardware, tal como software HDL (lenguaje de descripción de hardware), utilizado para diseñar chips de silicio o para configurar chips programables universales para realizar las funciones deseadas. Las características preferidas pueden combinarse según sea apropiado, como sería evidente para una persona experta, y pueden combinarse con cualquiera de los aspectos de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se describirán realizaciones de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos, en los que:
La figura 1a es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de transmisión cuántica de ejemplo según algunas realizaciones de la invención;
La figura 1b es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de transmisión cuántica de ejemplo según algunas realizaciones de la invención;
La figura 1c es un diagrama de flujo que ilustra otro ejemplo de proceso de transmisión cuántica según algunas realizaciones de la invención;
La figura 1d es un diagrama de flujo que ilustra otro ejemplo de proceso de transmisión cuántica según algunas realizaciones de la invención;
La figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema/dispositivo informático según la invención;
En todas las figuras se utilizan números de referencia comunes para indicar características similares.
Descripción detallada
A continuación se describen realizaciones de la presente invención únicamente a modo de ejemplo. Estos ejemplos representan la mejor manera de poner en práctica la invención que conoce actualmente el solicitante, aunque no son las únicas maneras de lograrlo. La descripción establece las funciones del ejemplo y la secuencia de etapas para su construcción y funcionamiento. No obstante, las mismas funciones y secuencias, o equivalentes, pueden lograrse mediante diferentes ejemplos.
La presente divulgación proporciona métodos, aparatos y sistemas para la transmisión cuántica segura de datos o elementos de datos entre dispositivos o usuarios de una plataforma en la nube cuántica. El sistema de transmisión cuántica está configurado para proporcionar probablemente transmisión cuántica de datos QS en relación con la transmisión de elementos de datos entre dos o más dispositivos de forma segura a través de la plataforma en la nube cuántica. La transmisión cuántica de datos a través de la plataforma de nube QS puede lograrse separando o dividiendo un elemento de datos, tal como, por ejemplo, datos o archivos que se van a transferir, en un conjunto de varios “flujos” (o flujos de datos) con seguridad cuántica, donde cada flujo de datos se protege de forma independiente y se transfiere según protocolos y operaciones de transmisión de datos parciales (por ejemplo, mediante operaciones HTTP(S) POST y GET). La ventaja de utilizar flujos con seguridad cuántica QS a través de la plataforma de nube QS es que desacopla la carga y la descarga de datos. Por lo tanto, en caso de que ambos dispositivos terminales (por ejemplo, transferencias de distribuidor a uno o más usuarios/destinatarios, o transferencias de usuario a usuario (o de destinatario a destinatario)) no estén conectados simultáneamente (o que el destinatario no pueda recibir la totalidad de los datos debido a restricciones de almacenamiento), un “servidor central” (por ejemplo, un servidor QS) de la plataforma en la nube cuántica puede actuar como punto intermedio seguro y no confiable, permitiendo la recuperación selectiva de información cuando el destinatario, el distribuidor y similares estén conectados. Por ejemplo, la transmisión de datos cuánticos QS puede habilitar la transmisión de elementos de datos para la plataforma en la nube cuántica con opciones de seguridad, permisos de usuario y datos, y calidad de servicio para el distribuidor y el destinatario, el emisor y el receptor, y similares. Esto puede realizarse mediante una solución o diseño temporal. Existen muchas aplicaciones en las que se puede realizar la transmisión cuántica QS, sin limitación, por ejemplo, elementos de datos representativos de datos, ofertas o información de mercado utilizados en la plataforma en la nube cuántica, y similares.
De manera convencional, los flujos de datos deben estar encriptados previamente o simplemente protegidos mediante encriptación de canal. La presente divulgación garantiza que cada paquete de datos se encripte individualmente y se transmita en paralelo en tiempo real a través de hasta una pluralidad de canales de datos cifrados de claves cuánticas individuales. Por ejemplo, hasta N canales individuales cifrados con clave cuántica, donde N puede depender, sin limitación, de, por ejemplo, las capacidades de hardware, las capacidades de software, el ancho de banda de los canales entre los destinatarios/usuarios y la plataforma en la nube cuántica, y similares (por ejemplo, N = 16).
Además, la transmisión segura de datos cobra cada vez mayor importancia. Por ejemplo, en las futuras redes de telecomunicaciones 5G y posteriores, cualquier tipo de contenido de usuario específico (por ejemplo, vídeo, archivos de datos, programas de aplicaciones, datos de mercado en directo, datos de vehículos o de identidad, datos de transacciones) no tiene que entregarse por lotes, sino que puede transmitirse de forma segura con claves cuánticas (QS) y protegerse mediante claves cuánticas. Esto puede utilizarse para crear experiencias de usuario únicas, pero con una auditoría completa del acceso de los usuarios y un control de seguridad de la información transmitida con QS. Los servicios de nube cuántica que operan en la plataforma en la nube cuántica pueden tener la capacidad adicional de comunicarse y autenticar de forma segura, sin limitaciones, por ejemplo, datos o información multimedia, lo que proporciona protección contra falsificaciones profundas para los clientes/usuarios de la plataforma en la nube cuántica y similares.
Además, los dispositivos de comunicación móvil a veces pueden requerir la descarga de grandes cantidades de datos o archivos (por ejemplo, contenido de vídeo) desde servidores de red o pares. Sin embargo, estos dispositivos móviles pueden tener una capacidad de almacenamiento local relativamente limitada y una conectividad de red variable. Con estas limitaciones, la descarga de grandes cantidades de datos o archivos de vídeo puede ser problemática. La transmisión en directo (retransmisión) ofrece las siguientes ventajas sobre la descarga: visualización instantánea, tiempo de descarga ilimitado, espacio de memoria ilimitado en el dispositivo móvil, reproducción instantánea y opciones de calidad de servicio para el distribuidor y el receptor. Sin embargo, es importante proteger el contenido de la transmisión, por lo que las tecnologías de retransmisión pueden combinarse con la distribución de clave cuántica (QKD) y un mecanismo único de transferencia de datos multiplexados por clave cuántica para formar el sistema y los procesos de transmisión cuántica QS. El protocolo de retransmisión cuántico QS puede basarse en un método o proceso para separar la transferencia de un archivo en un conjunto de varios flujos con seguridad cuántica, donde cada flujo se asegura de forma independiente y transfiere datos parciales mediante operaciones HTTP(S) POST y GET o futuras operaciones TLS/SSL HTTP(S). Cada paquete de datos se cifra individualmente de forma cuántica y se transmite en paralelo en tiempo real a través de una pluralidad de canales de datos con cifrado de clave cuántica únicos e individuales. Esto puede lograrse utilizando la plataforma en la nube cuántica como intermediario, en la que un distribuidor o remitente (por ejemplo, un dispositivo remitente) puede distribuir o transferir datos a la plataforma en la nube cuántica y, a continuación, desde la plataforma en la nube cuántica a uno o más destinatarios (por ejemplo, dispositivos receptores). En particular, los datos pueden transmitirse a uno o varios usuarios registrados de la nube cuántica, con controles de acceso y seguridad individuales aplicados a cada destinatario.
La Figura 1a es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de nube cuántica 100 para la transmisión cuántica segura (QS) de elementos de datos, según algunas realizaciones de la invención. En este ejemplo, la plataforma en la nube cuántica 102 incluye una red de nube cuántica formada por varios servidores QS 104a-104n, donde uno o más de estos servidores QS incluyen componentes configurados para realizar o controlar el registro de usuarios, el almacenamiento, la recuperación, el acceso, el uso o la aplicación de elementos de datos, y las comunicaciones QS entre, sin limitación, dispositivos, servidores o terminales de los usuarios o clientes, y similares. Los usuarios de los dispositivos terminales 106a o 106b, servidores o dispositivos de comunicación pueden conectarse o registrarse en la plataforma en la nube QS 102 a través de uno o más servidores QS 104a-104n para registrar, transferir, almacenar, recuperar, acceder o utilizar aplicaciones o servicios asociados con los datos que se transfieren a través de la red QS de la plataforma en la nube QS 102 y similares, de forma similar a QS. Esto puede incluir que los dispositivos de usuario o terminales establezcan canales de comunicación QS con la red QS u otros dispositivos de usuarios registrados en la red QS y similares, y/o según lo requiera la aplicación.
Un dispositivo terminal de usuario o cliente puede comprender o representar cualquier dispositivo, dispositivo informático o dispositivo de comunicaciones capaz de comunicarse a través de una red de comunicaciones, donde el dispositivo/dispositivo informático está asociado con el usuario o cliente. Ejemplos de dispositivos terminales pueden incluir, sin limitación, un ordenador portátil, un ordenador de escritorio, un ordenador personal, un teléfono móvil, un teléfono inteligente, un dispositivo de Internet de las Cosas (IoT) y similares, un servidor de usuario, un servidor o servidores de cliente o cualquier otro dispositivo informático o de comunicaciones. Los dispositivos terminales de usuario o cliente pueden establecer un canal de comunicación cuántico seguro con la plataforma en la nube QS, dentro del sistema QS, o un canal de comunicación cuántico seguro de extremo a extremo con otros dispositivos terminales de usuario o cliente. Esto puede lograrse mediante la conexión del dispositivo terminal a un servidor QS o a una red corporativa que aloja un servidor QS que incluye, sin limitación, por ejemplo, un sistema de distribución de claves cuánticas por satélite (SKQD) y, por lo tanto, cuenta con un conjunto de claves distribuidas cuánticamente (QD), una o más de las cuales pueden asignarse al dispositivo terminal 106a o 106b de un usuario y almacenarse en un enclave seguro o memoria segura en el dispositivo terminal 106a o 106b. Los dispositivos terminales 106a y 106b pueden usar la o las claves QD asignadas para establecer una canal seguro cuántico con el sistema QS y, por lo tanto, puede establecer un canal seguro cuántico con otro o más dispositivos terminales configurados de manera similar y similares.
Un canal cuántico o canal de comunicación cuántica puede comprender o representar un canal de comunicación capaz de transmitir y/o recibir al menos información cuántica. Ejemplos de canales cuánticos o canales de comunicación cuántica que pueden utilizarse según la invención pueden incluir o basarse en, entre otros, uno o más tipos de canales de comunicación cuántica asociados al grupo de: comunicaciones cuánticas ópticas; comunicaciones cuánticas ópticas en espacio libre; comunicaciones cuánticas por fibra óptica; comunicaciones cuánticas por láser óptico; comunicaciones que utilizan ondas electromagnéticas, tal como, sin limitación, radio, microondas, infrarrojos, gigahercios, terahercios y/o cualquier otro tipo de comunicaciones por ondas electromagnéticas; comunicaciones basadas en el espín electrónico y similares; y cualquier otro tipo de comunicaciones cuánticas para transmitir y recibir datos a través de un canal de comunicación cuántica entre dispositivos. Cabe señalar que uno o más tipos de canales de comunicación cuántica pueden ser capaces de transmitir y/o recibir información no cuántica o clásica.
Un canal de comunicación estándar, clásico o no cuántico, puede comprender o representar cualquier canal de comunicación entre dos dispositivos que, al menos, sea capaz de transmitir y/o recibir información no cuántica. Ejemplos de un canal de comunicación estándar, clásico y/o no cuántico, según la invención pueden incluir o basarse, sin limitación, por ejemplo, en uno o más tipos de canales de comunicación del grupo de: uno o más canales de comunicación físicos; canales de comunicación óptica; canales de comunicación óptica en espacio libre; canales de comunicación inalámbrica; canales de comunicación por cable; canales de comunicación por radio; canales de comunicación por microondas; canales de comunicación por satélite; canales de comunicación terrestre; canales de comunicación por fibra óptica; canales de comunicación por láser óptico; canales de telecomunicaciones; canales de telecomunicaciones de 2G a 6G y superiores; canales lógicos como, sin limitación, por ejemplo, los canales de Protocolo de Internet (IP); cualquier otro tipo de canal lógico proporcionado sobre cualquier canal de comunicación físico estándar, clásico o no cuántico; uno o más otros medios físicos de comunicación o portadores de datos tales como, sin limitación, por ejemplo, portadores de aves, papel, maletines sellados, mensajería u otro servicio de entrega y similares; cualquier otro tipo de uno o más canales de comunicación ópticos, inalámbricos y/o cableados para transmitir datos entre dispositivos; y/o dos o más canales de comunicación ópticos, inalámbricos y/o cableados que forman un canal de comunicación compuesto para transmitir datos entre dispositivos; y/o cualquier combinación de dos o más canales de comunicación estándar, clásicos o no cuánticos que forman un canal de comunicación compuesto para transmitir y/o transportar datos entre dispositivos; combinaciones de estos, modificaciones de los mismos, y/o como se describe en este documento y similares, y/o según lo requiera la aplicación. Se observa que uno o más tipos de canales de comunicación, estándar, clásicos o no cuánticos, pueden transmitir y/o recibir información cuántica. Como se describe, un canal de comunicación de seguridad cuántica (QS) comprende o representa un canal de comunicación cifrado mediante una clave de seguridad cuántica o una clave criptográfica de distribución cuántica (QD).
La plataforma en la nube cuántica 102 puede formar una red de seguridad cuántica que incluye uno o más servidores QS y un repositorio (por ejemplo, tecnología de registro distribuido (DLT)) para almacenar y acceder a uno o más datos. Cada servidor QS puede incluir un módulo de seguridad de hardware (HSM) para almacenar un conjunto idéntico de claves cuánticas distribuidas (QD). Este conjunto idéntico de claves QD se distribuye a cada uno de dichos servidores QS de forma segura para la computación cuántica. Los servidores QS están configurados para comunicarse de forma segura entre sí y con el repositorio utilizando una o más claves QD disponibles del mismo conjunto. Los servidores QS también pueden distribuir, de forma segura para la computación cuántica, una o más claves QD disponibles del conjunto a uno o más dispositivos terminales 106a y 106b, y/o según lo requiera la aplicación.
En este ejemplo, el sistema de nube cuántica 100 comprende un par de puntos finales 106a y 106b, que pueden ser un primer dispositivo de comunicación 106a (por ejemplo, Alice) y un segundo dispositivo de comunicación 106b (por ejemplo, Bob), respectivamente. Estos puntos finales 106a y 106b están configurados para formar los canales de comunicación 108a y 108b con la plataforma en la nube cuántica 102. Este par de puntos finales 106a y 106b puede compartir una primera clave criptográfica conocida únicamente por los puntos finales (por ejemplo, CLAVE DE USUARIO - AES256). La primera clave criptográfica puede ser una clave QS intercambiada entre los dispositivos finales 106a y 106b mediante un protocolo de distribución de claves cuánticas (QKD) o similar. Además, un servidor central 104a (también conocido como servidor QS de la pluralidad de servidores QS 104a-104n) de la plataforma en la nube cuántica 102 también puede compartir una clave criptográfica con cada uno de los puntos finales 106a y 106b, que solo conocen el punto final correspondiente 106a (o 106b) y el servidor central 104a. Es decir, el servidor central 104a puede compartir una segunda clave criptográfica con el primer dispositivo/punto final de comunicación 106a y el servidor central puede compartir una tercera clave criptográfica con el segundo dispositivo/punto final de comunicación 106b. La segunda y la tercera claves criptográficas pueden ser diferentes, por lo que solo las conocen el punto final correspondiente 106a (o 106b) y el servidor central 104a. La segunda y la tercera claves criptográficas también pueden ser claves QS intercambiadas o recuperadas de forma segura, en un entorno cuántico seguro, desde el servidor central 104a y los dispositivos terminales 106a y 106b. Esto también puede implicar, entre otros, el uso de un protocolo de distribución de claves cuánticas (QKD) y similares.
Una vez compartidas estas claves criptográficas, para enviar un dato o archivo desde el primer punto final 106a (por ejemplo, Alice) al segundo punto final 106b (por ejemplo, Bob), en el primer punto final 106a, el proceso de transmisión cuántica se configura para dividir el dato o archivo que se va a transferir en varios fragmentos de datos (por ejemplo, un conjunto organizado de porciones de un dato) configurados para permitir la reconstrucción del dato o archivo a partir de un subconjunto parcial de dichos fragmentos. Cada fragmento de datos se cifra por separado utilizando la primera clave criptográfica, conocida únicamente por los dispositivos terminales 106a y 106b. El primer dispositivo terminal 106a se comunica con el servidor central 104a de la plataforma en la nube 102 (o un servidor QS de la plataforma en la nube cuántica 102) para establecer una serie de canales de comunicación seguros, o una pluralidad de canales de comunicación seguros 110a, utilizando la segunda clave criptográfica (por ejemplo, clave de retransmisión - AES256+CBC MAC) o un cifrado equivalente, compartida entre el primer dispositivo terminal 106a y el servidor central 104a. La pluralidad de fragmentos de datos cifrados se cargan en el servidor central 104a a través de los canales seguros 110a. Esto puede implicar, entre otras cosas, el uso de operaciones HTTP POST para cargar los fragmentos de datos cifrados del elemento/archivo de datos al servidor central 104a. El servidor central 104a de la plataforma en la nube cuántica 102 puede combinar los elementos de datos cifrados de los fragmentos de datos cifrados. El servidor central 104a no puede descifrar cada fragmento de datos. El servidor central 104a puede entonces almacenar el dato cifrado dividiéndolo en varios fragmentos adicionales (por ejemplo, 6 fragmentos), cada uno cifrado con su propia clave criptográfica, y almacenar estos fragmentos en el medio de almacenamiento seleccionado por el distribuidor (por ejemplo, el usuario del primer punto final 106a) dentro de la plataforma en la nube cuántica 102. Por ejemplo, el distribuidor puede especificar que el servidor central 104a almacene al menos tres copias de cada fragmento, cada una con su propia clave cuántica generada por la infraestructura, junto con metadatos para reensamblar los fragmentos. Estos metadatos pueden implicar el reensamblado de los fragmentos en una pluralidad equivalente de fragmentos de datos cifrados que el primer punto final 106a envió al servidor central 104a. Los fragmentos de datos cifrados y los metadatos pueden almacenarse en el servidor central 104a, sin limitación, por ejemplo, en un servidor de tecnología de registro distribuido (DLT) o en un repositorio de la plataforma en la nube cuántica 102 para su recuperación por el segundo dispositivo terminal 106b. El elemento de datos puede transferirse ahora al segundo dispositivo terminal 106b.
La transferencia del dato al segundo dispositivo terminal 106b puede realizarse solicitando que el segundo dispositivo terminal 106b inicie sesión de forma segura en la plataforma en la nube cuántica 102, donde se le informa de los detalles o requisitos de la transferencia del dato almacenado en DLT. El segundo dispositivo terminal 106b (por ejemplo, Bob) puede entonces establecer otra pluralidad de canales seguros 110b utilizando la tercera clave criptográfica establecida entre la central. El servidor 104a y el segundo dispositivo terminal 106b. Los fragmentos cifrados del elemento de datos almacenados en la DLT de la plataforma en la nube cuántica 102 pueden ser recuperados y combinados por el servidor central 104a para formar el elemento de datos cifrados, donde se divide en varios fragmentos adicionales. Estos fragmentos adicionales pueden basarse en los metadatos asociados con el elemento de datos y los fragmentos de datos. Esto puede incluir la división original o los fragmentos de datos cifrados que el primer dispositivo terminal 106a envió al servidor central 104a. Cada fragmento de datos se cifra con la tercera clave criptográfica y se transmite a través de varios canales seguros 110b al dispositivo terminal 106b. La transferencia de los fragmentos de datos cifrados desde el servidor central 104a al segundo dispositivo terminal 106b puede basarse en una serie de operaciones HTTP GET. El segundo dispositivo terminal 106b puede descifrar cada fragmento de datos recibido utilizando la tercera clave criptográfica y, a continuación, reconstruir el elemento de datos utilizando la primera clave criptográfica utilizada para cifrar el conjunto original de fragmentos al transmitirse desde el primer dispositivo terminal 106a al servidor central 104a. De este modo, el segundo dispositivo terminal 106a reconstruye y descifra el elemento de datos.
La Figura 1b es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un proceso de transmisión cuántica 120 realizado por el primer dispositivo terminal 106a para transmitir un elemento de datos desde el primer dispositivo terminal al segundo a través del servidor en la nube del sistema de nube cuántica 100 de la Figura 1 a, según algunas realizaciones de la invención. El proceso de transmisión cuántica 120 puede incluir las siguientes etapas, realizadas en el primer dispositivo terminal. En la etapa 122, el archivo se divide en varios fragmentos de datos que permiten su reconstrucción a partir de un subconjunto parcial de fragmentos. En la etapa 124, cada fragmento de datos se cifra por separado utilizando la primera clave criptográfica compartida entre los terminales 106a y 106b. En la etapa 126, se establece una serie o una primera pluralidad de canales seguros con un servidor central de la plataforma en la nube cuántica 102 utilizando la segunda clave criptográfica compartida entre el primer terminal 106a y el servidor central 104a. En la etapa 128, los fragmentos cifrados se transmiten al servidor central 104a a través de la serie o pluralidad de canales seguros. Esto puede incluir el uso de operaciones HTTP POST para subir los fragmentos cifrados al servidor central 104a.
La Figura 1c es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un proceso de transmisión cuántica 130 realizado por el servidor central 104a para transmitir un elemento de datos desde el primer punto final 106a al segundo punto final 106b a través del servidor en la nube 104a del sistema de nube cuántica 100 de la Figura 1 a, según algunas realizaciones de la invención. El proceso de transmisión cuántica 130 puede incluir las siguientes etapas, realizadas en el servidor en la nube 104a. En la etapa 132, se reciben varios fragmentos cifrados del primer dispositivo terminal 106a, cada fragmento se cifra utilizando la primera clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal 106a y el segundo dispositivo terminal 106b. En la etapa 134, se almacenan de forma segura los fragmentos de datos cifrados en un almacenamiento seguro (por ejemplo, DLT) de la plataforma en la nube cuántica 102. Esto puede incluir el servidor central 104a de la plataforma en la nube cuántica 102, que almacena el elemento de datos cifrados dividiéndolo en fragmentos de datos, por ejemplo, seis fragmentos de datos, cada uno con su propia clave criptográfica, y almacenando los fragmentos de datos cifrados en el almacenamiento elegido por el distribuidor (por ejemplo, un mínimo de 3 copias de cada fragmento de datos, cada uno con su propia clave cuántica generada por la infraestructura; es decir, cada fragmento está en su propia infraestructura con su propia clave cuántica generada). Los metadatos para reensamblar los fragmentos de datos cifrados se almacenan en el almacenamiento seguro (por ejemplo, servidor(es) DLT de la plataforma en la nube cuántica). En la etapa 136, el servidor central 104a determina cuándo el segundo punto final 106b inicia sesión en la plataforma en la nube cuántica. Cuando el segundo punto final 106b (por ejemplo, Bob) inicia sesión en la plataforma en la nube cuántica 102, el servidor central puede informar al segundo punto final 106b de los detalles de la transferencia del dato cifrado desde el primer dispositivo terminal 106a para que pueda descargarlo. En la etapa 138, el servidor central 104a y el segundo dispositivo terminal 106b establecen varios canales seguros entre ellos utilizando la tercera clave criptográfica. En la etapa 140, el dato cifrado se recupera del almacenamiento seguro (por ejemplo, DLT) y sus fragmentos cifrados se transmiten de forma segura a través de los canales de datos seguros al segundo dispositivo terminal 106b. Esto puede implicar que el servidor central/punto final 106b utilice una serie de operaciones HTTP GET.
La Figura 1d es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un proceso de transmisión cuántica 150 realizado por el segundo dispositivo terminal 106b para transmitir un dato desde el primer dispositivo terminal 106a al segundo dispositivo terminal 106b a través del servidor en la nube 104a del sistema en la nube cuántica 100 de la Figura 1a, según algunas realizaciones de la invención. El proceso de transmisión cuántica 150 puede incluir las siguientes etapas, realizadas en el segundo dispositivo terminal 106b. En la etapa 152, el dispositivo terminal 106b puede iniciar sesión en la plataforma en la nube cuántica 102. Opcionalmente, la plataforma en la nube cuántica 102 puede notificar al segundo dispositivo terminal 106b que hay una transferencia de datos en espera, por lo que el segundo dispositivo terminal 106b puede iniciar sesión en la plataforma en la nube cuántica. En la etapa 154, se puede notificar al segundo dispositivo terminal 106b la transferencia de un dato desde el primer dispositivo terminal 106a. Si se notifica al dispositivo terminal 106b de dicha transferencia (por ejemplo, 'Y'), el proceso 150 procede a la etapa 158. De lo contrario, si no se notifica (por ejemplo, 'N'), el proceso procede a la etapa 156, donde el dispositivo terminal 106b puede realizar otras operaciones, transferencias y similares mientras está conectado de forma segura a la plataforma en la nube cuántica 102. En la etapa 158, cuando se notifica al segundo dispositivo terminal 106b de una transferencia de un elemento de datos cifrados desde el primer dispositivo terminal 106a, el segundo dispositivo terminal 106b establece una serie/pluralidad de canales seguros con el servidor central 104a de la plataforma en la nube cuántica 102 utilizando una tercera clave criptográfica, que solo conocen el dispositivo terminal 106b y el servidor central 104a. En la etapa 160, el punto final 106b recibe una pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos cifrados del servidor central 104a a través de la pluralidad de canales seguros entre la plataforma en la nube cuántica 102 y el dispositivo terminal 106b. En la etapa 162, el dispositivo terminal 106b se configura para descifrar los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica, conocida únicamente por el primer y el segundo dispositivo terminal 106a y 106b. Esto permite al dispositivo terminal 106b descifrar los fragmentos de datos cifrados del elemento o archivo de datos y reconstruirlo.
Otras modificaciones y/o ventajas del proceso de transmisión cuántica 120, 130 y 150 pueden incluir, entre otras, la distribución de flujos separados de fragmentos de datos cifrados a través de múltiples canales, lo que mejora la fiabilidad y el rendimiento. El uso de cifrado autenticado para el cifrado de extremo a extremo de los elementos de datos o fragmentos de datos de archivos permite una comunicación segura a través de un dispositivo intermediario no confiable (por ejemplo, un servidor central). El elemento de datos transmitido en movimiento puede enviarse a través de varios canales de seguridad cuántica con cifrado único (por ejemplo, 16 canales de seguridad cuántica). Es decir, los dispositivos terminales 106a y 106b pueden realizar la distribución de claves cuánticas para intercambiar una clave de seguridad cuántica como primera clave criptográfica. De manera similar, el primer dispositivo terminal 106a puede realizar una distribución de clave cuántica para intercambiar una clave de seguridad cuántica con el servidor central 104a y/o la plataforma en la nube cuántica 102, por lo tanto, la segunda clave criptográfica puede ser una segunda clave de seguridad cuántica conocida solo por el primer dispositivo 106a y el servidor central 104a o la plataforma en la nube cuántica 102. Asimismo, de manera similar, el segundo dispositivo terminal 106b puede realizar una distribución de clave cuántica para intercambiar otra clave de seguridad cuántica con el servidor central 104a y/o la plataforma en la nube cuántica 102, por lo tanto, la tercera clave criptográfica puede ser una tercera clave de seguridad cuántica conocida solo por el segundo dispositivo 106a y el servidor central 104a o la plataforma en la nube cuántica 102. Así, la primera, la segunda y la tercera claves de seguridad cuántica se pueden usar en los procesos de transmisión cuántica QS 120, 130 y 150 reemplazando las claves criptográficas primera, segunda y tercera y garantizando la seguridad cuántica de extremo a extremo para la transferencia del elemento de datos del primer dispositivo terminal 106a al segundo dispositivo terminal 106b. Mientras el elemento de datos cifrado se almacena en la plataforma en la nube cuántica, los datos en reposo pueden almacenarse en varios fragmentos con múltiples copias de cada uno (por ejemplo, seis fragmentos separados con tres copias de cada uno) en dispositivos de almacenamiento empresarial resilientes separados, que pueden formar una DLT en la plataforma en la nube cuántica 102 y similares. Opcionalmente, se puede utilizar la seguridad de la capa de transporte (TLS) 1.3 o versiones posteriores entre los dispositivos terminales 106a y 106b y el servidor central 104a.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema informático 200 de ejemplo para la transmisión cuántica segura de datos, según aspectos de la invención. El sistema informático 200 puede utilizarse para implementar uno o más aspectos de los métodos, sistemas, plataformas, proceso(s), proceso(s) de transmisión cuántica segura descritos en las figuras 1a-1d. El sistema informático 200 incluye un dispositivo informático 202 que incluye una o más unidades de procesamiento 204, una unidad de memoria 206 y una interfaz de comunicación 208, donde las unidades de procesamiento 204 están conectadas a la unidad de memoria 206 y a la interfaz de comunicación 208. La interfaz de comunicación 208 puede configurarse para comunicarse a través de la red 210 con uno o más dispositivos terminales (no se muestran), uno o más servidores centrales (no se muestran), uno o más servidores QS (no se muestran) y/o una o más plataformas de nube cuántica (no se muestran) y similares. La unidad de memoria 206 puede almacenar una o más instrucciones de programa, código o componentes tales como, solo a modo de ejemplo pero no limitado a, un sistema operativo 206a para operar el dispositivo informático 202 y un almacén de datos 206b para almacenar instrucciones de programa, código y/o componentes asociados con la implementación de la funcionalidad y/o una o más funciones o funcionalidad asociada con uno o más dispositivos terminales y/o servidores centrales para realizar la transmisión cuántica segura de elementos de datos entre dispositivos terminales a través de uno o más servidores centrales y similares, uno o más métodos y/o procesos de transferencia, almacenamiento y/o transmisión de elementos de datos y/o archivos y similares, combinaciones de los mismos, modificaciones a los mismos y/o como se describe en este documento con referencia a al menos cualquiera de las Figuras 1a a 1d.
En la realización descrita anteriormente, el servidor puede comprender un único servidor o una red de servidores. En algunos ejemplos, la funcionalidad del servidor puede ser proporcionada por una red de servidores distribuidos geográficamente, tal como una red mundial de servidores, y un usuario puede conectarse a una red de servidores adecuada según su ubicación.
La descripción anterior describe realizaciones de la invención con referencia a un solo usuario para mayor claridad. Se entenderá que, en la práctica, el sistema puede ser compartido por varios usuarios, e incluso por un gran número de ellos simultáneamente.
Las realizaciones descritas anteriormente son completamente automáticas. En algunos ejemplos, el usuario u operador del sistema puede indicar manualmente la ejecución de algunas etapas del método.
En las realizaciones descritas de la invención, el sistema puede implementarse como cualquier dispositivo informático o electrónico. Dicho dispositivo puede comprender uno o más procesadores, que pueden ser microprocesadores, controladores o cualquier otro tipo adecuado de procesador para procesar instrucciones ejecutables por ordenador y controlar el funcionamiento del dispositivo con el fin de recopilar y registrar información de enrutamiento. En algunos ejemplos, por ejemplo, cuando se utiliza una arquitectura de sistema en chip (SOM), los procesadores pueden incluir uno o más bloques de función fijos (también denominados aceleradores) que implementan una parte del método en hardware (en lugar de software o firmware). El dispositivo informático puede contar con software de plataforma, que comprende un sistema operativo o cualquier otro software de plataforma adecuado, para permitir la ejecución de software de aplicación en el mismo.
Varias funciones descritas en el presente documento pueden implementarse en hardware, software o cualquier combinación de ambos. Si se implementan en software, las funciones pueden almacenarse en o transmitirse como una o más instrucciones o código en un medio legible por ordenador. Los medios legibles por ordenador pueden incluir, por ejemplo, medios de almacenamiento legibles por ordenador. Los medios de almacenamiento legibles por ordenador pueden incluir medios volátiles o no volátiles, extraíbles o no extraíbles, implementados mediante cualquier método o tecnología para el almacenamiento de información, como instrucciones legibles por ordenador, estructuras de datos, módulos de programa u otros datos. Un medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser cualquier medio de almacenamiento disponible al que un ordenador pueda acceder. A modo de ejemplo, y sin limitación, dichos medios de almacenamiento legibles por ordenador pueden incluir RAM, ROM, EEPROM, memoria flash u otros dispositivos de memoria, CD-ROM u otros dispositivos de almacenamiento óptico, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que pueda utilizarse para transportar o almacenar el código de programa deseado en forma de instrucciones o estructuras de datos y al que un ordenador pueda acceder. Disco, tal como se utiliza en este documento, incluye disco compacto (CD), disco láser, disco óptico, disco versátil digital (DVD), disquete y disco Blu-ray (BD). Además, una señal propagada no se incluye en el ámbito de los medios de almacenamiento legibles por ordenador. Los medios legibles por ordenador también incluyen los medios de comunicación, incluyendo cualquier medio que facilite la transferencia de un programa informático de un lugar a otro. Una conexión, por ejemplo, puede ser un medio de comunicación. Por ejemplo, si el software se transmite desde un sitio web, un servidor u otra fuente remota mediante un cable coaxial, un cable de fibra óptica, un cable de par trenzado, DSL o tecnologías inalámbricas como infrarrojos, radio y microondas, se incluyen en la definición de medio de comunicación. Las combinaciones de los anteriores también deben incluirse en el ámbito de los medios legibles por ordenador.
Como alternativa, o además, la funcionalidad descrita en este documento puede ser realizada, al menos parcialmente, por uno o más componentes lógicos de hardware. Por ejemplo, y sin limitación, los componentes lógicos de hardware que pueden utilizarse incluyen matrices de puertas programables en campo (FPGA), circuitos integrados específicos de programa (ASIC), productos estándar específicos de programa (ASSP), sistemas de sistema en chip (SOC), dispositivos lógicos programables complejos (CPLD), unidades de procesamiento gráfico (GPU), circuitos de sistema en chip (SOC), etc.
Aunque se ilustra como un sistema único, debe entenderse que el dispositivo informático puede ser un sistema distribuido. Así, por ejemplo, varios dispositivos pueden comunicarse mediante una conexión de red y realizar colectivamente tareas descritas como realizadas por el dispositivo informático.
Aunque se ilustra como un dispositivo local, se apreciará que el dispositivo informático puede ubicarse de forma remota y accederse al mismo a través de una red u otro enlace de comunicación (por ejemplo, utilizando una interfaz de comunicación).
El término “ordenador” se utiliza en el presente documento para referirse a cualquier dispositivo con capacidad de procesamiento que le permita ejecutar instrucciones. Los expertos en la materia comprenderán que dichas capacidades de procesamiento están incorporadas en muchos dispositivos diferentes y, por lo tanto, el término “ordenador” incluye PC, servidores, teléfonos móviles, asistentes digitales personales y muchos otros dispositivos.
Los expertos en la materia comprenderán que los dispositivos de almacenamiento utilizados para almacenar instrucciones de programa pueden distribuirse a través de una red. Por ejemplo, un ordenador remoto puede almacenar un ejemplo del proceso descrito como software. Un ordenador local o terminal puede acceder al ordenador remoto y descargar parte o la totalidad del software para ejecutar el programa. Alternativamente, el ordenador local puede descargar fragmentos del software según sea necesario o ejecutar algunas instrucciones de software en el terminal local y otras en el ordenador remoto (o red informática). Los expertos en la materia también comprenderán que, al utilizar técnicas convencionales conocidas por los expertos en la materia, la totalidad o una parte de las instrucciones de software pueden ser ejecutadas por un circuito dedicado, como un DSP, una matriz lógica programable o similar.
Se entenderá que los beneficios y ventajas descritos anteriormente pueden referirse a una o varias realizaciones. Las realizaciones no se limitan a aquellas que resuelven alguno o todos los problemas planteados ni a aquellas que presentan alguno o todos los beneficios y ventajas indicados. Las variantes deben considerarse incluidas en el alcance de la invención.
Cualquier referencia a “un” elemento se refiere a uno o más de dichos elementos. El término “que comprende” se utiliza aquí para significar que incluye las etapas o elementos del método identificados, pero dichas etapas o elementos no constituyen una lista exhaustiva, y un método o aparato puede contener etapas o elementos adicionales.
En el presente documento, los términos "componente" y "sistema" pretenden abarcar el almacenamiento de datos legible por ordenador, configurado con instrucciones ejecutables por ordenador que permiten la ejecución de ciertas funciones al ser ejecutadas por un procesador. Estas instrucciones pueden incluir una rutina, una función o similar. Cabe destacar que un componente o sistema puede estar localizado en un único dispositivo o distribuido en varios.
Además, tal como se utiliza aquí, el término "ejemplar" pretende significar "que sirve como ilustración o ejemplo de algo".
Además, en la medida en que se utilice el término "incluye" tanto en la descripción detallada como en las reivindicaciones, dicho término pretende ser inclusivo de una manera similar a como se interpreta el término "que comprende", ya que “que comprende” se interpreta cuando se emplea como palabra de transición en una reivindicación.
Las figuras ilustran métodos ejemplares. Si bien los métodos se muestran y describen como una serie de acciones que se realizan en una secuencia específica, debe entenderse que no están limitados por el orden de la secuencia. Por ejemplo, algunas acciones pueden ocurrir en un orden diferente al descrito aquí. Además, una acción puede ocurrir simultáneamente con otra. Además, en algunos casos, no todas las acciones son necesarias para implementar un método descrito en el presente documento.
Además, las acciones descritas aquí pueden comprender instrucciones ejecutables por ordenador que pueden ser implementadas por uno o más procesadores o almacenadas en un medio legible por ordenador. Estas instrucciones pueden incluir rutinas, subrutinas, programas, hilos de ejecución, etc. Asimismo, los resultados de las acciones de los métodos pueden almacenarse en un medio legible por ordenador, visualizarse en un dispositivo de visualización, etc.
El orden de las etapas de los métodos descritos en este documento es a modo de ejemplo, pero estas pueden llevarse a cabo en cualquier orden adecuado o simultáneamente cuando sea apropiado. Además, se pueden añadir o sustituir etapas, o bien eliminar etapas individuales, de cualquiera de los métodos sin apartarse del alcance del objeto descrito en este documento. Aspectos de cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente pueden combinarse con aspectos de cualquiera de los otros ejemplos descritos para formar otros ejemplos sin perder el efecto buscado.
Se entiende que la descripción anterior de una realización preferida se ofrece únicamente a modo de ejemplo y que los expertos en la materia pueden realizar diversas modificaciones. Lo descrito anteriormente incluye ejemplos de una o más realizaciones. Naturalmente, no es posible describir todas las modificaciones y alteraciones concebibles de los dispositivos o métodos mencionados para describir los aspectos mencionados, pero un experto en la materia reconocerá que son posibles muchas modificaciones y permutaciones adicionales de diversos aspectos. Por consiguiente, los aspectos descritos abarcan todas las alteraciones, modificaciones y variaciones que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (25)

REIVINDICACIONES
1. Un método implementado por ordenador (120) para la transmisión cuántica segura de elementos de datos desde un primer dispositivo terminal (106a) a un segundo dispositivo terminal (106b) a través de un servidor (104a-104n) de una plataforma en la nube cuántica (102), comprendiendo el método, realizado en el primer dispositivo terminal:
dividir (122) un elemento de datos en una pluralidad de fragmentos de datos que permiten la reconstrucción del elemento de datos;
cifrar (124) cada uno de los fragmentos de datos por separado utilizando una primera clave criptográfica, en donde la primera clave criptográfica se comparte entre el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal;
establecer (126) una primera pluralidad de canales seguros (110a) con un servidor de una plataforma en la nube cuántica utilizando una segunda clave criptográfica, en donde la segunda clave criptográfica se comparte entre el primer dispositivo terminal y el servidor; y
transmitir (128) la pluralidad de fragmentos de datos cifrados hacia el segundo dispositivo terminal a través del servidor sobre la primera pluralidad de canales seguros.
2. El método implementado por ordenador según la reivindicación 1, en el que la primera clave criptográfica es una primera clave de seguridad cuántica, y/o la segunda clave criptográfica es una segunda clave de seguridad cuántica.
3. El método implementado por ordenador según la reivindicación 1 o 2, en el que la primera y la segunda claves criptográficas son diferentes.
4. Un método implementado por ordenador (130) para la transmisión cuántica segura de datos desde un primer dispositivo terminal (106a) a un segundo dispositivo terminal (106b) a través de un servidor (104a-104n) de una plataforma en la nube cuántica (102), comprendiendo dicho método, realizado en el servidor:
recibir (132) una pluralidad de fragmentos de datos cifrados de un elemento de datos desde el primer dispositivo terminal a través de una primera pluralidad de canales seguros (110a) en donde cada fragmento de datos se cifra utilizando una primera clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal,
en donde el elemento de datos se puede reconstruir a partir de la pluralidad de fragmentos de datos,
en donde la primera pluralidad de canales seguros se establece con el primer dispositivo terminal basándose en una segunda clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el servidor;
almacenar de forma segura (134) los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos en un almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica;
en respuesta (136) al inicio de sesión del segundo dispositivo terminal en la plataforma en la nube cuántica, establecer (138) una segunda pluralidad de canales seguros (110b) con el segundo dispositivo terminal utilizando una tercera clave criptográfica, donde la tercera clave criptográfica se comparte entre el segundo dispositivo terminal y el servidor;
recuperar (140) los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos del almacenamiento seguro; y
transmitir (140) los fragmentos de datos cifrados a través de la segunda pluralidad de canales seguros al segundo dispositivo terminal.
5. El método implementado por ordenador según la reivindicación 4, en el que el elemento de datos puede reconstruirse basándose en metadatos que comprenden información para reensamblar el elemento de datos a partir de la pluralidad de fragmentos de datos, y que comprende además almacenar los metadatos en el almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica.
6. El método implementado por ordenador según la reivindicación 4 o 5, que comprende además
almacenar una pluralidad de copias de uno o más de los fragmentos de datos cifrados, donde cada copia está asociada con una clave cuántica única generada por la infraestructura.
7. Un método implementado por ordenador (150) para la transmisión cuántica segura de elementos de datos desde un primer dispositivo terminal (106a) a un segundo dispositivo terminal (106b) a través de un servidor (104a-104n) de una plataforma en la nube cuántica (102), comprendiendo el método, realizado en el segundo dispositivo:
conectar (152) a la plataforma en la nube cuántica;
en respuesta (154) a una transferencia de datos de un elemento de datos cifrados desde el primer dispositivo terminal, el elemento de datos cifrados se cifra con una primera clave criptográfica conocido únicamente por el primer y segundo dispositivo terminal, estableciendo (158) una pluralidad de canales seguros (110b) con el servidor utilizando una tercera clave criptográfica, que es conocida únicamente por el segundo dispositivo terminal y el servidor;
recibir (160) una pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos cifrados desde el servidor a través de la pluralidad de canales seguros, en donde el elemento de datos puede reconstruirse a partir de la pluralidad de fragmentos de datos; y
descifrar (162) los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica para reconstruir el elemento de datos transferido desde el primer dispositivo terminal.
8. El método implementado por ordenador según la reivindicación 7, en el que la primera clave criptográfica es una primera clave de seguridad cuántica, y/o la tercera clave criptográfica es una tercera clave de seguridad cuántica.
9. El método implementado por ordenador según la reivindicación 7 u 8, en el que la primera y la tercera claves criptográficas son diferentes.
10. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende además, antes de establecer la pluralidad de canales seguros, recibir una notificación de la plataforma en la nube cuántica indicando que hay una transferencia de datos pendiente desde el primer dispositivo terminal; y
en respuesta a la recepción de la notificación, establecer la pluralidad de canales seguros; y
opcionalmente, si el segundo dispositivo terminal no recibe la notificación, realizar una o más operaciones o transferencias adicionales.
11. Un método implementado por ordenador para la transmisión cuántica segura entre un primer dispositivo terminal (106a) y un segundo dispositivo terminal (106b) a través de un servidor (104a-104n) de una plataforma en la nube cuántica (102), que comprende:
dividir (122), en el primer dispositivo terminal, un elemento de datos en una pluralidad de fragmentos de datos que permiten la reconstrucción del elemento de datos;
cifrar (124), en el primer dispositivo terminal, cada uno de los fragmentos de datos por separado utilizando una primera clave criptográfica compartida entre el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal;
establecer (126), entre el primer dispositivo terminal y el servidor, una primera pluralidad de canales seguros (110a) con el servidor de la plataforma en la nube cuántica utilizando una segunda clave criptográfica, siendo la segunda clave criptográfica compartida entre el primer dispositivo terminal y el servidor; y
transmitir (128), desde el primer dispositivo terminal al servidor, la pluralidad de fragmentos de datos cifrados hacia el segundo dispositivo terminal a través del servidor sobre la primera pluralidad de canales seguros;
recibir (132), en el servidor, la pluralidad de fragmentos de datos cifrados del elemento de datos transmitido desde el primer dispositivo terminal a través de la primera pluralidad de canales seguros, cada fragmento de datos cifrado utilizando la primera clave criptográfica conocida solo por el primer dispositivo terminal y el segundo dispositivo terminal;
almacenar de forma segura (134), por el servidor, los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos en un almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica;
en respuesta (136) al inicio de sesión del segundo dispositivo terminal en la plataforma en la nube cuántica, establecer (138, 158) una segunda pluralidad de canales seguros (110b) con el segundo dispositivo terminal utilizando una tercera clave criptográfica, la tercera clave criptográfica compartida entre el segundo dispositivo terminal y el servidor;
recuperar (140) los fragmentos de datos cifrados del elemento de datos del almacenamiento seguro; transmitir (140) los fragmentos de datos cifrados a través de la segunda pluralidad de canales seguros al segundo dispositivo terminal;
recibir (160), en el segundo dispositivo terminal, los fragmentos de datos cifrados del servidor a través de la segunda pluralidad de canales seguros; y
descifrar (162) los fragmentos de datos cifrados utilizando la primera clave criptográfica para reconstruir el elemento de datos transferido desde el primer dispositivo terminal.
12. El método implementado por ordenador según la reivindicación 4 o la reivindicación 11, cuando la primera clave criptográfica es una primera clave de seguridad cuántica, la segunda clave criptográfica es una segunda clave de seguridad cuántica, y/o la tercera clave criptográfica es una tercera clave de seguridad cuántica.
13. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 4, 11 o 12, en donde la primera clave de cifrado es diferente de la segunda y la tercera claves de cifrado.
14. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 11 a 13, en donde la segunda y la tercera claves de cifrado son diferentes.
15. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 7 a 9 o 11 a 14, en el que la plataforma en la nube cuántica comprende:
una red cuánticamente segura (QS), comprendiendo la red QS:
uno o más servidores QS y
un repositorio para almacenar y acceder a los elementos de datos.
16. El método implementado por ordenador según la reivindicación 15, en el que cada uno de los uno o más servidores QS comprende: un módulo de seguridad de hardware, HSM, para almacenar un conjunto idéntico de claves distribuidas cuánticas, QD, o claves cuánticamente seguras,
en donde el conjunto idéntico de claves QD se distribuye a cada uno de los uno o más servidores QS de manera segura para lo cuántico; y
opcionalmente, en donde cada uno de los uno o más servidores QS está configurado para comunicarse de forma segura con cada uno de los otros servidores QS y con el repositorio utilizando una o más claves QD disponibles del conjunto idéntico de claves QD; y
opcionalmente, en donde una o más claves QD adicionales disponibles del conjunto de claves QD se distribuyen como claves de seguridad cuántica a cada uno de los dispositivos terminales primero y segundo.
17. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 7 a 9 o 11 a 16, en donde el elemento de datos puede reconstruirse a partir de un subconjunto parcial de la pluralidad de fragmentos de datos.
18. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 7 a 9 u 11 a 17, en donde el elemento de datos puede reconstruirse basándose en metadatos que comprenden información para reensamblar el elemento de datos a partir de la pluralidad de fragmentos de datos.
19. El método implementado por ordenador según la reivindicación 18 cuando depende de la reivindicación 11, que comprende además almacenar, por parte del servidor, los metadatos en el almacenamiento seguro de la plataforma en la nube cuántica.
20. El método implementado por ordenador según la reivindicación 11 o la reivindicación 19, que comprende además almacenar, por parte del servidor, una pluralidad de copias de uno o más de los fragmentos de datos cifrados, en donde cada copia está asociada con una clave cuántica única generada por la infraestructura.
21. El método implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 11, 19 o 20, que comprende además, antes de establecer la segunda pluralidad de canales seguros, recibir, por parte del segundo dispositivo terminal, una notificación de la plataforma en la nube cuántica indicando que hay una transferencia de datos pendiente desde el primer dispositivo terminal; y
en respuesta a la recepción de la notificación, establecer la segunda pluralidad de canales seguros; y opcionalmente, si el segundo dispositivo terminal no recibe la notificación, que comprende además, realizar, por parte del segundo dispositivo terminal, una o más operaciones o transferencias adicionales.
22. Un aparato que comprende una unidad de procesamiento, una unidad de memoria y una interfaz de comunicación, estando la unidad de procesamiento conectada a la unidad de memoria y a la interfaz de comunicación, en donde la unidad de procesamiento, la unidad de memoria y la interfaz de comunicación están adaptadas para implementar el método implementado por computadora según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
23. Un sistema que comprende:
un primer dispositivo terminal que comprende un aparato según la reivindicación 22 en función de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;
un segundo dispositivo terminal que comprende un aparato según la reivindicación 22 en función de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 ; y
un servidor que comprende un aparato según la reivindicación 22 en función de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6;
en donde el primer dispositivo terminal, el segundo dispositivo terminal y el servidor están configurados para comunicarse entre sí.
24. El sistema según la reivindicación 23, en el que el sistema está configurado para implementar el método implementado por ordenador según la reivindicación 11.
25. Un producto de programa de ordenador que comprende instrucciones que, cuando el programa es ejecutado por un ordenador, hacen que el ordenador lleve a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21.
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