JP2021507578A - テレメトリー追跡およびコマンド・リンクの量子保護 - Google Patents
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Abstract
Description
第一の暗号化/解読のために使用され、第一のメッセージを解読後にその鍵は破棄され、それにより、第二のメッセージを解読するためにはパッド内の次の鍵が使用されることを自動的に指示することが確立されることができる。パッド内のすべての鍵が使用されるまで、鍵はそのようにして破棄されることができる。もちろん、そのようなシステムにおいて、敵(時に「盗聴者」、または単に「イブ」として知られる)がパッドを入手できれば、傍受した任意の暗号化されたメッセージを解読するのにかかる時間は大幅に短縮される。
図1および図2を参照するに、QKDシステム1は、2通信クライアントが安全に通信することを許容する。図1は、2通信クライアントがいずれも同時に衛星のレンジ内にある状況を示しており、図2は、2通信クライアントが衛星の軌道の間の異なる時刻において衛星のレンジないにはいる状況を示している。図1は、静止軌道にある衛星または地球の表面に対して衛星が動く状況に関係しうる。図2は、衛星が地球の表面に対して動く状況に関係する。
制御局(またはTT&C局)100は、地上から一つまたは複数の衛星200に対して、その衛星または各衛星200に送信されるコマンドおよび制御命令を介して指令する。同様に、TT&C局100は、前記一つまたは複数の衛星200の状態および動作を、受信されるテレメトリー情報に基づいてモニタリングする。典型的には、これは、通例、ペイロード通信チャネルとは別個の制御プレーン(「TT&Cリンク」とも称される)を通じて行なわれ、時には、通信のための衛星のペイロードによって使用されるのとは異なる周波数で動作する。そのようなTT&C局100は、コマンドを送信し、衛星からのテレメトリーを受信する地上のサイトに位置していてもよい。そのようなサイトは、テレメトリー、追跡およびコマンド(TT&C)局として知られる。
地上局100と衛星200との間の共通の暗号化鍵を確立するプロセスの間に、制御鍵選別器106と衛星鍵選別器218との間で、鍵選別プロセスが行なわれる。制御鍵選別器106は、衛星鍵選別器218に、ビーム・デコーダ104による受領された光子ビーム(エンコードされた光子ビーム)の処理から帰結するビットストリームを送信する。代替的または追加的に、衛星鍵選別器218は、制御鍵選別器106に、暗号鍵生成器214による光子ストリーム(対応するビーム)の処理から帰結するビットストリームを送信する。
二つの型の通信リンクが利用される。第一は、鍵選別およびプライバシー増幅のようなペイロード動作のために使われる、TT&Cチャネルおよび古典的な通信チャネルの両方をサポートする(たとえば無線周波数を使う)無線通信リンクである。第二は、レーザー・ビーコン信号およびQKD配送リンクからなる光リンクである。いくつかの構成では、古典的な通信チャネルは、光送信器および光受信器の機能を利用する光通信チャネルによって置き換えられてもよい。
いくつかの側面では、TT&C装置100は光子源を含む。そのような構成では、TT&C装置100は、衛星200との共有されるTT&Cリンクを確立するためのプロセスを開始する。
Claims (18)
- 衛星のための制御装置であって:
前記衛星のための追跡、テレメトリーおよびコマンド(TT&C)命令を生成するコマンド生成器と;
前記衛星と共有される共通の量子暗号化鍵を使ってTT&C命令を暗号化する暗号化器と;
暗号化されたTT&C命令を前記衛星に送信する送信器とを有する、
制御装置。 - 前記衛星から光子のストリームを受信するよう適応された光受信器であって、前記光子のストリームは暗号化鍵を表わす、光受信器と;
受信された光子のストリームから暗号化鍵を決定するビーム・デコーダとをさらに有する、
請求項1記載の制御装置。 - 当該制御装置が地上ベースの制御装置である、請求項1または2記載の制御装置。
- 前記衛星に記憶された対応する暗号化鍵に関する情報を受信し、デコードされた暗号化鍵内のビットが前記対応する暗号化鍵内のビットに完璧には対応しないことを判別するよう適応された鍵選別器をさらに有しており、
前記鍵選別器は、前記衛星と通信して、前記対応する暗号化鍵内のビットに完璧に対応しないビットを前記デコードされた暗号化鍵から除去して、共通の暗号化鍵を生成するようさらに適応されている、
請求項1ないし3のうちいずれか一項記載の制御装置。 - 前記共通の暗号化鍵を記憶するための鍵管理システムをさらに有する、請求項4記載の制御装置。
- コマンド暗号化器をさらに有しており、前記コマンド暗号化器は、衛星への送信のために意図されたコマンドを受領し、前記衛星に関連付けられた暗号化鍵を取得し、暗号化コマンドを生成するよう適応されている、請求項1ないし5のうちいずれか一項記載の制御装置。
- 制御装置と通信するよう適応された衛星であって:
前記衛星のための追跡、テレメトリーおよびコマンドTT&C情報を生成するコマンド・テレメトリー・サブシステムと;
前記制御装置と共有される共通の量子暗号化鍵を使ってTT&C命令を暗号化する暗号化器と;
暗号化されたTT&C命令を前記制御装置に送信する送信器とを有する、
衛星。 - 光子のストリームを生成するための光子源と;
生成された量子暗号化鍵に基づいて前記光子のストリームをエンコードするための暗号鍵生成器と;
エンコードされた光子のストリームの少なくとも一部分を制御局に送信する光送信器とをさらに有する、
請求項7記載の衛星。 - 前記暗号鍵生成器は、前記光子のストリームを分割して、エンタングルした光子の第一のストリームおよびエンタングルした光子の第二のストリームを生成するよう適応され、エンタングルした光子の第一のストリームにおける光子は、エンタングルした光子の第二のストリームにおける対応する光子とエンタングルし、
前記光送信器は、エンタングルした光子の第二のストリームを、前記エンコードされた光子のストリームの前記少なくとも一部分として前記制御局に送信するよう適応されている、
請求項8記載の衛星。 - 前記制御局に記憶された暗号化鍵に関する情報を受信し、生成された暗号化鍵内のビットが前記制御局に記憶されている暗号化鍵内のビットに完璧には対応しないことを判別するよう適応された鍵選別器をさらに有しており、
前記鍵選別器は、前記制御局と通信して、前記制御局に記憶されている暗号化鍵内のビットに完璧に対応しないビットを前記生成された量子暗号化鍵から除去して、前記共通の暗号化鍵を生成するようさらに適応されている、
請求項7ないし9のうちいずれか一項記載の衛星。 - 前記共通の量子暗号化鍵を記憶するための鍵管理システムをさらに有する、請求項7ないし10のうちいずれか一項記載の衛星。
- 制御局から暗号化されたコマンドを受信し、前記鍵管理システムから暗号化鍵を取得し、該暗号化鍵を使って前記暗号化されたコマンドを解読し、解読されたコマンドをコマンド・テレメトリー・サブシステムに転送するよう適応されたコマンド解読器をさらに有する、請求項11記載の衛星。
- 通信クライアント量子鍵を第一の通信クライアントおよび第二の通信クライアントに配送するようさらに適応されている、請求項7ないし12のうちいずれか一項記載の衛星。
- 衛星のための制御装置であって、量子暗号化鍵を使って追跡、テレメトリーおよびコマンド・リンクを暗号化する手段を有する、制御装置。
- 量子暗号化鍵を使って、追跡、テレメトリーおよびコマンド・リンクを暗号化する手段を有する、衛星。
- 光子のストリームを生成する手段と;
前記光子のストリームを、生成された量子暗号化鍵に基づいてエンコードする手段と;
エンコードされた光子のストリームを、制御局に送信する手段とを有する、
衛星。 - 請求項1ないし6および14のうちいずれか一項記載の制御装置と;
請求項7ないし13および15ないし16のうちいずれか一項記載の衛星とを有する、
システム。 - 第一の通信クライアントおよび第二の通信クライアントをさらに有する、請求項17記載のシステム。
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EP3742664A1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-25 | ID Quantique S.A. | System and method for quantum key distribution over hybrid quantum channel |
GB2589312B (en) * | 2019-11-08 | 2022-03-30 | Arqit Ltd | Quantum-safe networking |
GB2590064B (en) * | 2019-11-08 | 2022-02-23 | Arqit Ltd | Quantum key distribution protocol |
GB2590062B (en) * | 2019-11-08 | 2022-04-20 | Arqit Ltd | A system and method for satellite quantum key distribution |
GB2590063B (en) * | 2019-11-08 | 2022-03-09 | Arqit Ltd | A method of management of remote operations |
US11979195B2 (en) * | 2020-09-22 | 2024-05-07 | Thomas M. Isaacson | System and method for scheduling and distributing quantum entangled particles |
FR3115955A1 (fr) * | 2020-10-29 | 2022-05-06 | Thales | Procédé d’échange sécurisé de données via un système de messagerie par satellite |
DE102021212275A1 (de) | 2021-10-29 | 2023-05-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Drahtlose Kommunikationsknoten mit Quantenschlüsseln |
US11641242B1 (en) | 2021-12-10 | 2023-05-02 | Amazon Technologies, Inc. | Hybrid space-fiber quantum networks for widespread entanglement distribution |
US11936772B1 (en) | 2023-03-24 | 2024-03-19 | Srinivas Kumar | System and method for supply chain tamper resistant content verification, inspection, and approval |
CN117439657B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-26 | 长光卫星技术股份有限公司 | 一种基于密钥库的卫星遥控指令使用权限管理方法 |
CN117439658B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-12 | 长光卫星技术股份有限公司 | 一种基于密钥库的卫星遥测数据解析权限管理方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5966224A (en) * | 1997-05-20 | 1999-10-12 | The Regents Of The University Of California | Secure communications with low-orbit spacecraft using quantum cryptography |
US20080152147A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Verizon Services Operations, Inc. | Large scale quantum cryptographic key distribution network |
JP2009130746A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | セキュリティ支援装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2785010A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | Astrium Limited | Key distribution in a satellite system |
WO2016126888A1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | Sobhani Shahraun Scott | Space-based electronic data storage and transfer network system |
US9413470B1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-08-09 | The Boeing Company | Electronic quantum information probability transfer |
US11057201B2 (en) * | 2016-02-04 | 2021-07-06 | National University Corporation Hokkaido University | Random number sequence generation apparatus, quantum encryption transmitter, and quantum encryption communication system |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5966224A (en) * | 1997-05-20 | 1999-10-12 | The Regents Of The University Of California | Secure communications with low-orbit spacecraft using quantum cryptography |
US20080152147A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Verizon Services Operations, Inc. | Large scale quantum cryptographic key distribution network |
JP2009130746A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | セキュリティ支援装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
GIORGIO, P. ET AL.: "A secure and effective End-to-End TT&C System for Military Satellites", 25TH AIAA INTERNATIONAL COMMUNICATIONS SATELLITE SYSTEMS CONFERENCE, JPN7023000349, 30 January 2013 (2013-01-30), pages 1 - 10, ISSN: 0004983160 * |
HUGHES, R. J. ET AL.: "Quantum Cryptography For Secure Satellite Communications", 2000 IEEE AEROSPACE CONFERENCE PROCEEDINGS, vol. 7, JPN6023003421, March 2000 (2000-03-01), pages 191 - 200, ISSN: 0004983161 * |
LIAO, S.-K. ET AL.: "Satellite-to-ground quantum key distribution", NATURE, vol. 549, JPN6023003420, 9 August 2017 (2017-08-09), pages 43 - 47, ISSN: 0004983163 * |
YIN, J. ET AL.: "Satellite-to-Ground Entanglement-Based Quantum Key Distribution", PHYSICAL REVIEW LETTERS, vol. 119.200501, JPN6023003422, 13 November 2017 (2017-11-13), pages 200501 - 1, ISSN: 0004983162 * |
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