Telefónica, Huawei y la Politécnica de Madrid prueban criptografía cuántica en redes ópticas

Telefónica, Huawei y la Universidad Politécnica de Madrid han llevado a cabo una experiencia pionera enfocada a conseguir mejorar la seguridad en la red. En esta experiencia, las tres entidades han realizado la demostración de cómo se puede aplicar la criptografía cuántica en redes ópticas comerciales, y de probar su integración con el funcionamiento de la red a través de tecnologías basadas en SDN.

Esta prueba está pensada para avanzar en las medidas que se emplean para el establecimiento de comunicación segura a través de tecnología cuántica, que Telefónica puede que proporcione a sus clientes en un futuro. Todo porque los avances en la capacidades de cálculo han ido haciendo crecer el tamaño de las claves utilizadas en el cifrado de comunicaciones. Y esto es un problema, porque las técnicas actuales de criptografía están basadas en problemas matemáticos de resolución compleja, pero a medida que la capacidad de computación crece, el tiempo de resolución de estos problemas, y por tanto la seguridad de las claves, se reduce.

Por tanto, el tamaño de las claves y el nivel de complejidad de los algoritmos de cifrado han tenido que ir aumentando progresivamente. Pero pueden quedar obsoletas con la aparición de los ordenadores cuánticos, capaces de resolver problemas increíblemente complejos en poquísimo tiempo. Con ellos, las claves generadas por los sistemas criptográficos actuales se romperían en segundos, y la seguridad actual de las comunicaciones quedaría inutilizada.

Por eso es necesario dar con nuevos sistemas de criptografía, como el que se está probando, que tal como afirma Juan Ignacio Cirac, un físico y experto en computación cuántica que es miembro del Consejo de Administración de Telefónica, permite «hacer que la misma secuencia de números aleatorios aparezca simultáneamente en dos lugares separados, sin pasar por el medio. Es como si fuese magia, pero es algo que la física cuántica predice. Es una manera de intercambiar claves seguras de la que tenemos que sacar el máximo provecho, ya que no puede ser espiada«.

Solución a la rotura de claves con el aumento de la capacidad de computación

La tecnología cuántica permite solucionar la vulnerabilidad de los sistemas criptográficos actuales. Gracias a ella, se pueden aplicar principios cuánticos para le intercambio de claves entre los extremos de un canal de comunicaciones, de forma que la clave sea segura ante cualquier ataque. Además, también permite detectar de manera inmediata cualquier intento de ataque.

A esta técnica que han estado probando Telefónica, Huawei y la UPM se la conoce como Distribución Cuántica de Claves, o QKD, y además de solucionar el problema planteado por la mayor capacidad de computación de la computación cuántica con los algoritmos actuales, puede proporcionar un nivel de seguridad en cualquier intercambio de datos mucho más elevada. Para funcionar, el sistema QKD necesita una infraestructura física de fibra óptica de alta calidad, que Telefónica puede proporcionar.

Así, Maria Antonia Crespo, Directora de conectividad y transporte IP de Telefónica de España, ha apuntado que “la red óptica de Telefónica de España, en combinación con nuestros sistemas de transmisiones ópticas de alta capacidad, ofrecen el rendimiento necesario para proveer comunicaciones seguras basadas en comunicaciones cuánticas. Este incremento en la seguridad es clave para la nueva generación de redes flexibles, virtualizadas y definidas por software”.

Hasta ahora, la viabilidad de QKD se había demostrado sólo en laboratorios y pruebas controladas, pero siempre ha habido problemas para su despliegue sobre infraestructuras comerciales. Las pruebas que se acaban de realizar han acabado con estos problemas, y abre su puerta a su uso en el mundo real. Para eliminar los problemas experimentados hasta ahora, en esta prueba se ha utilizado una nueva tecnología para QKD basada en «variables continuas».

También se ha empleado una infraestructura de fibra óptica proporcionada por Telefónica, que ha servido para conectar tres centros diferentes del área metropolitana de Madrid, junto con equipos CV-QKD desarrollados por los Laboratorios de Investigación de Huawei en Munich, en colaboración con la UPM. En estos centros se han instalado módulos de gestión basados en SDN y desarrollados por el Equipo de innovación en tecnologías de red del GCTIO de Telefónica. Por otra parte, la UPM se ha encargado de desarrollar los mecanismos de integración de la criptografía cuántica con tecnologías SDN y NFV.

La integración de estos elementos ha permitido demostrar el uso de técnicas QKD en un entorno de producción real, combinando la transmisión de datos y de claves cuánticas sobre la misma fibra. Además, se ha demostrado, a la vez, cómo se pueden gestionar estos servicios, y cómo pueden utilizarlos las distintas aplicaciones.

Según Vicente Martín, Director del Centro de simulación computacional de la UPM, “la capacidad de usar nuevas tecnologías como SDN, diseñadas para incrementar la flexibilidad de la red, junto con nuevas tecnologías de QKD es lo que nos permite hacer converger las redes clásicas y cuánticas en la infraestructura de fibra óptica existente. Ahora tenemos, por primera vez, la capacidad de desplegar comunicaciones cuánticas de una manera incremental, sin grandes costes de inversión inicial y usando la misma infraestructura”.