Implementación de un módulo de simulación de redes cuánticas para NS-3
Title
Implementación de un módulo de simulación de redes cuánticas para NS-3Author(s)
Directors
Nóvoa Manuel, Francisco JavierSoler García, David
Date
2023Center/Dept./Entity
Universidade da Coruña. Facultade de InformáticaDescription
Traballo fin de grao (UDC.FIC). Enxeñaría Informática. Curso 2022/2023Abstract
[Resumen]: La criptografía cuántica es de gran interés para el campo de la seguridad informática.
Los recientes avances en Distribución de Claves Cuánticas (QKD) prometen revolucionar la
estructura de las redes de comunicaciones, pero en la actualidad el coste de su implementación
es demasiado elevado. Por ello surgen simuladores para poder realizar pruebas en redes
cuánticas sin necesidad de usar ordenadores cuánticos reales. Uno de ellos es el módulo QKDNetSim
de NS-3. Sin embargo, el funcionamiento de este software no representa de forma fiel
el comportamiento de una red cuántica real.
El objetivo de este trabajo es hacer que el comportamiento de QKDNetSim se asemeje a
una red cuántica real. Por ello analizaremos el módulo para comprender su funcionamiento.
Después mejoraremos la comunicación de los nodos haciendo que compartan claves cuánticas
a través de la aplicación de carga. Estas claves serán almacenadas por los nodos, y se utilizarán
para cifrar los mensajes que se intercambien a través de canales clásicos. También permitiremos
comunicaciones cifradas entre nodos que no estén directamente conectados. Por último,
implementaremos la opción de utilizar el Generador Cuántico de Números Aleatorios de ”ID
Quantique” para generar las claves, de forma que se produzcan claves más aleatorias que con
un generador clásico. Con todos los cambios, los nodos son capaces de comunicarse con todos
los nodos de la red.
En resumen, los cambios en QKDNetSim permiten simular ahora en NS-3 un escenario
de redes cuánticas más real. Al igual que el módulo original, nuestra implementación es de
código abierto y está disponible para el público. [Abstract]: Quantum cryptography is of great interest in the field of computer security. Recent advances
in Quantum Key Distribution (QKD) promise to revolutionize the structure of communication
networks, but currently, the cost of implementation is prohibitively high. As a result,
simulators have emerged to conduct tests on quantum networks without the need for actual
quantum computers. One such simulator is the QKDNetSim module of NS-3. However, the
operation of this software does not accurately reflect the behavior of a real quantum network.
The objective of this work is to make the behavior of QKDNetSim resemble that of a real
quantum network. Therefore, we will analyze the module to understand its operation. Then,
we will enhance the communication between nodes by enabling them to share quantum keys
through charging application. These keys will be stored by the nodes and used to encrypt
messages exchanged through classical channels. We will also allow encrypted communications
between nodes that are not directly connected. Lastly, we will implement the option to
use the Quantum Random Number Generator from ”ID Quantique” to generate the keys, ensuring
a higher level of randomness compared to a classical generator. With all these changes,
the nodes are capable of communicating with all the nodes in the network.
In summary, the changes in QKDNetSim now allow for simulating a more realistic scenario
of quantum networks in NS-3. Similar to the original module, our implementation is
open source and available to the public.
Keywords
Computación cuántica
Criptografía cuántica
QKD
NS-3
QKDNetSim
QRNG
Quantum computing
Quantum cryptography
Criptografía cuántica
QKD
NS-3
QKDNetSim
QRNG
Quantum computing
Quantum cryptography
Rights
Atribución 3.0 España