Exatel w konsorcjum z partnerami z Niemiec – KEEQuant (lider projektu), Czech – CESNET oraz Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym (PCSS) przetestowało nowoczesny system bezpiecznej łączności. I to, jak twierdzi operator, z powodzeniem. Inżynierowie przesłali dane i jednocześnie wykorzystali technologię kwantową do bezpiecznej wymiany kluczy szyfrujących na odległość 75 kilometrów. Co najważniejsze, wykorzystano do tego zwykłe, działające już linie światłowodowe. Oznacza to, że aby zwiększyć bezpieczeństwo przesyłania informacji, nie trzeba kłaść nowych, kosztownych kabli.
Partnerzy konsorcjum SEQRET potwierdzili, że istniejące sieci światłowodowe mogą jednocześnie obsługiwać komunikację zabezpieczoną kwantowo oraz klasyczną transmisję danych o wysokiej przepustowości przy wykorzystaniu tej samej standardowej pary włókien światłowodowych.
W ramach badań, zrealizowano dystrybucję kluczy kwantowych (QKD, Quantum Key Distribution) równolegle z transmisją klasycznego ruchu o przepustowości sięgającej 64 Tb/s, osiągając odległość do 75 kilometrów.
Według Exatela, rezultat ten ma szczególne znaczenie dla operatorów telekomunikacyjnych oraz właścicieli infrastruktury sieciowej, ponieważ ograniczona dostępność włókien światłowodowych często stanowi główną barierę wdrażania technologii kluczy kwantowych. Rezerwowanie oddzielnego włókna wyłącznie na potrzeby QKD jest kosztowne oraz organizacyjnie trudne, zwłaszcza w sieciach transportowych obsługujących ruch o bardzo wysokiej przepustowości.
Możliwość współistnienia obu rodzajów transmisji zmienia tę sytuację, umożliwiając wykorzystanie dystrybucji kluczy kwantowych w tej samej infrastrukturze optycznej, która jednocześnie przenosi klasyczny ruch telekomunikacyjny. Ogranicza to wyzwania wdrożeniowe oraz zwiększa praktyczną możliwość zastosowania technologii dystrybucji kluczy odpornych na zagrożenia wynikające z rozwoju komputerów w sieciach telekomunikacyjnych.
– Wniosek jest jednoznaczny: technologia QKD może zostać wdrożona w istniejącej infrastrukturze transportowej bez konieczności budowy równoległej sieci wykorzystującej dedykowane ciemne włókna światłowodowe ani przeprowadzania kosztownej przebudowy sieci – twierdzi Exatel.
– Dla operatorów świadczących usługi dla infrastruktury krytycznej oraz sektora publicznego zaufanie musi opierać się na potwierdzonych wynikach. Przeprowadzona walidacja dostarcza właśnie takich dowodów i daje podstawę do oceny możliwości integracji technologii dystrybucji kluczy kwantowych z niezawodnymi usługami sieciowymi przeznaczonymi dla środowisk o najwyższych wymaganiach w zakresie bezpieczeństwa – podkreśla Mateusz Ozimek, pełniący funkcję kierownika projektu SEQRET oraz kierownika Zespołu Technologii Kosmicznych w Exatelu.
Walidację przeprowadzono w konfiguracji dwuwęzłowej z wykorzystaniem standardowego światłowodu G.652.D. Aby w pełni odwzorować warunki pracy nowoczesnej sieci telekomunikacyjnej, zastosowano 6 transceiverów optycznych, natomiast pozostałą część środowiska transportowego wypełniono kanałami generującymi sztuczne obciążenie (noise-loaded channels), symulując w pełni obciążoną system DWDM.
Równolegle moduł QKD firmy KEEQuant generował klucze kryptograficzne, które następnie były przekazywane do szyfratora za pośrednictwem systemu zarządzania kluczami KEEQuant Key Management System (KMS). W celu zaprezentowania kompletnego rozwiązania systemowego, a nie jedynie działania pojedynczych komponentów, przesłano zaszyfrowany strumień wideo z wykorzystaniem szyfrowania typu end-to-end.
Stabilne współistnienie transmisji kwantowej i klasycznej potwierdzono dla trzech konfiguracji pracy systemu:
- 80 × 800 Gb/s (64 Tb/s) w pasmach C i L na odległość 60 km,
- 40 × 800 Gb/s (32 Tb/s) w paśmie C na odległość 65 km,
- 80 × 400 Gb/s (32 Tb/s) w pasmach C i L na odległość 75 km.
Uzyskane wyniki wskazują praktyczną ścieżkę integracji technologii QKD z istniejącą infrastrukturą optycznych sieci transportowych. Rozwiązanie pozwala ograniczyć złożoność procesu wdrożenia, przy zachowaniu niewielkiej separacji widmowej między kanałami kwantowymi i klasycznymi, co pozwala efektywnie wykorzystać dostępne pasmo.
W demonstracji wykorzystano kompetencje partnerów projektu SEQRET:
- KEEQuant (Niemcy) dostarczył system dystrybucji kluczy kwantowych (QKD) oraz system zarządzania kluczami (KMS), a także odpowiadał za opracowanie koncepcji integracji całego rozwiązania i przeprowadzenie demonstracji end-to-end.
- Exatel (Polska) wniósł perspektywę operatora telekomunikacyjnego, definiując wymagania operacyjne niezbędne do wdrożenia rozwiązania w rzeczywistych sieciach telekomunikacyjnych.
- Cesnet (Czechy) udostępnił zaawansowane środowisko testowe oraz wspierał proces walidacji, natomiast PCSS (Polska) zapewnił infrastrukturę światłowodową wykorzystaną podczas testów zasięgu.
