НИИАС разрабатывает принципиально новую технологию применения средств криптографической защиты для беспилотных поездов «Ласточка», курсирующих по Московскому центральному кольцу. В перспективе составы могут быть оборудованы технологией квантового распределения ключей, что откроет новые возможности для автоматизации на железной дороге.

Заместитель генерального директора НИИАС Андрей Галдин сообщил, что сейчас ведется разработка системы защищенных каналов связи, предполагается, что оборудование будет устанавливаться как на самих электропоездах «Ласточка», так и в эксплуатационных депо.
Каждый электропоезд сможет получать уникальный ключ, который невозможно подобрать или взломать, вклинившись в систему извне. Этот ключ будет защищать данные о движении состава.

Фото: Максим Селин

Получение ключей исследователи НИИАС предлагают проводить через систему атмосферной связи, когда, оказавшись на территории депо, «Ласточка» через телескоп с самонаведением по атмосферному каналу связи подключается к модулю квантового распределения ключей. Именно в этот момент должна происходить генерация ключа.

Зачем нужны ключи

Передача данных между поездом, объектами инфраструктуры и диспетчерскими центрами – это основа всей автоматизации движения на железной дороге. Обмен сведениями происходит через радиоканалы, они зашифрованы современными средствами криптографической защиты информации. Один из главных принципов работы всех шифраторов – регулярная смена ключей, чтобы злоумышленник не имел ни малейшего шанса вмешаться в работу системы.

Но с учетом того что с каждым годом уровень автоматизации на железной дороге увеличивается, ключей, которые необходимо регулярно обновлять, становится слишком много.
Технология квантового распределения ключей позволяет генерировать ключи автоматически, не привлекая к этому процессу людей.

Чем квантовый ключ отличается от остальных

В системах квантового распределения ключей ключи генерируются по принципу случайности, так что подобрать их злоумышленник не сможет. Также исключен и взлом системы, ведь в основе технологии квантового распределения ключей лежат фундаментальные законы физики, если злоумышленник все же проникает в систему, то ее свойства сразу же нарушаются и взлом фиксируется. Сам ключ в момент взлома уничтожается, поэтому само вмешательство оказывается бесперспективным.
Учитывая высокую надежность систем квантового распределения ключей, технология имеет широкие перспективы для применения на объектах критической инфраструктуры.
В НИИАС полагают, что также систему квантового распределения ключей будет возможно со временем использовать для управления всеми средствами криптографической защиты на железной дороге.

Фото: VectorMine/Shutterstock/FOTODOM

При чем здесь телескоп

Технология квантового распределения ключей применяется при создании магистральной квантовой сети и в корпоративных квантовых сетях. Передача сгенерированного ключа происходит через выделенные волоконно-оптические каналы.
Особенность разработки НИИАС в том, что для передачи ключей на «Ласточку» предлагается использовать атмосферный канал связи. Он представляет собой телескоп, сопряженный с оборудованием квантового распределения ключей через оптические коннекторы. Для того чтобы телескоп передавал данные на «Ласточку», в самом депо и на поезде размещаются системы наведения и стабилизации.

По сути, это альтернатива подключению поезда к системе с помощью кабеля. Использование атмосферной связи в технологиях квантового распределения ключей перспективно, исследования по возможностям такого способа передачи квантовых ключей ведутся как в России, так и в других странах мира.
В НИИАС предлагают применять для «Ласточек» короткий канал, его протяженность должна составить до 30 м. Находиться он должен в зоне депо.

Без рутины

Автоматизация на железной дороге преследует несколько целей. Одна из главных – переложить на машины рутинные операции, у сотрудников железнодорожной станции остаются задачи контролировать работу систем и следить за безопасностью движения.
Современные технологии позволяют добиться максимального уровня автоматизации. Уже сейчас при маневрировании на ряде станций применяется система «Автомашинист», позволяющая составам на станциях обходиться без человека. Существуют и беспилотные «Ласточки», они курсируют по Московскому центральному кольцу по заданным алгоритмам и не требуют вмешательства человека. Машинист находится в кабине для обеспечения безопасности, чтобы взять управление поездом на себя, если система вдруг выйдет из строя, что крайне маловероятно.

Автоматизация – это масштабный процесс. Он затрагивает все аспекты железнодорожного движения, это и автоматический перевод стрелок, и работа светофоров, и контроль за движением поездов. Однако если непосредственно на участках дорог, где раньше требовалось вручную переводить стрелки или поднимать шлагбаумы, такие операции проводятся автоматически, то контроль за тем, как с датчиков передается нужная информация, осуществляют люди. И это тоже рутинные операции, которых очень много.
Если работа автоматики будет защищена с помощью технологии квантового распределения ключей, то некоторые такие операции могут быть делегированы технике.

Фото: Сергей Гусев/Пресс-служба ОАО «РЖД»

Важное преимущество системы квантового распределения ключей и в том, что удастся автоматизировать саму работу со средствами криптографической защиты данных, не создавая отделы, ответственные за генерацию ключей.

Почему МЦК

Внедрение системы квантового распределения ключей для «Ласточек», курсирующих по Московскому центральному кольцу, обусловлено тем, что именно на этой дороге достигнут высокий уровень автоматизации и большое количество данных, нуждающихся в шифровании, передается по радиосигналам.
Тем не менее в НИИАС считают, что квантовые технологии со временем могут широко применяться на железных дорогах страны. В частности, сейчас ученые прорабатывают возможность внедрения квантового распределения ключей для управления шифрованной связью на станции Челябинск-Главный.

Когда внедрят технологию

Сейчас ведутся теоретические исследования. Тестировать разработку на практике исследователи считают возможным на маневровом локомотиве, где применяется система «Автомашинист». После получения прототипов телескопов и другого оборудования для организации атмосферного канала связи они должны пройти испытания и сертификацию.
Следующим этапом должны стать экономические расчеты. Технология квантового распределения ключей перспективная, надежная, но дорогая. По оценкам исследователей, со временем оборудование для квантового распределения ключей должно подешеветь. Серьезным фактором для снижения цен может стать и масштабирование разработки на «Ласточки» по всей стране. Однако всем этим работам должно предшествовать технико-экономическое обоснование проекта.

Поэтому точных сроков, когда на «Ласточках» начнут широко применять технологии квантового распределения ключей, в НИИАС не называют.