30402

كاهش اثرات حمله كانال جانبي با رمزگذاري مبناي هشت در كامپيوتر هاي كوانتومي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- مخابرات ـ رمز

1399

1402/6/29

ابوالفضل فلاحتي

مهندسي برق

رايانه‌هاي كوانتومي با اتكا به فيزيك نوين و خواص منحصربه‌فرد آن محاسباتي با سرعت بسيار بالا را براي كاربران به ارمغان مي¬آورند. در كامپيوترهاي كوانتومي به‌جاي اينكه از دو حالت صفر و يك كلاسيك براي انجام محاسبات استفاده شود از جهت چرخش الكترون‌ها و در مواردي فوتون‌ها براي تعريف حالت‌هاي مختلف و انجام عمليات استفاده مي‌شود. اين قبيل از رايانه‌ها همانند همتاي كلاسيك خود مي-توانند مورد حمله‌هاي مختلفي قرار بگيرند. به دليل ويژگي¬هاي فيزيك كوانتوم، امكان اعمال حمله مرد مياني به اين رايانه‌ها وجود ندارد؛ چون اطلاعات قابل كپي‌برداري نيستند و با اندازه‌گيري مقدار كيوبيت‌ها حالت آنها تغيير مي‌كند؛ اما حمله‌هاي كانال جانبي زيادي را مي¬توان روي اين رايانه‌ها اعمال كرد و عملكرد آنها را با اختلال مواجه كرد. تا كنون بيشترين مبناي كاري استفاده شده در يك كامپيوتر كوانتومي مبناي سه بوده است و از آلياژهاي اتم¬هاي مختلف براي ايجاد اين كامپيوترها استفاده شده است تا در اين رايانه¬ها گيت¬هاي اصلي بر اساس مبناي كاري سه طراحي شوند. در اين تحقيق ابتدا روشي براي افزايش مبناي كاري رايانه‌هاي كوانتومي به هشت مطرح شده است و سپس تأثير اين ارتقا ساختاري با اعمال حمله كانال جانبي زمان¬بندي حافظه نهان بر آن مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه با افزايش مبناي كاري مي¬توان اطلاعات را بيشتر از حالت باينري در هر بار ارسال انتقال داد و فرايند رمزگشايي اطلاعات توسط حمله كانال جانبي سخت¬تر خواهد شد و از اثرات آن كاسته مي¬شود.

1402/10/16

Reducing Side-Channel Attack Effects with Base-Eight Encryption in Quantum Computers

1/1/1900 12:00:00 AM

Quantum computers, relying on modern physics and its unique properties, provide very high speed calculations to users. In quantum computers, instead of using two classical states of zero and one to perform calculations, the spin of electrons and in some cases photons are used to define different states and perform operations. These types of computers can be subjected to various attacks just like their classical counterparts. Due to the characteristics of quantum physics, it is not possible to perform a man-in-the-middle attack on these computers because the information cannot be copied and their state changes by measuring the amount of qubits. But many side-channel attacks can be applied to these computers and disrupt their performance. So far, the most used working basis in a quantum computer is base three and alloys of different atoms have been used to create these computers so that the main gates in these computers can be designed based on the working basis of three. In this research, first, a method to increase the working basis of quantum computers to eight has been proposed, and then, the effect of this structural upgrade has been investigated by applying cache timing attack on it which is a side channel attack. The results of this research show that by increasing the working basis, more information can be transmitted than the binary mode in each transmission, and decoding process of the information by the side channel attack will be more difficult and its effects will be reduced.

مبناي هشت , كوانتومي , رمزگذاري , دورنوردي

Base-eight , Quantum , Encryption , teleportation

Amir Mohammad Shokoohi

Dr. Falahati