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新加坡建立國家量子安全網路 保護關鍵基礎建設

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科技產業資訊室 (iKnow) - 何思穎 & 張小玫 發佈於 2022年2月25日
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圖、新加坡建立國家量子安全網路 保護關鍵基礎建設
 

由新加坡國家研究基金會(NRF)支持的量子工程計畫(Quantum Engineering Programme;QEP),將開始進行全國性的量子安全通訊技術試驗,該技術的網路安全性極高,可供關鍵基礎建設和處理機敏資料的公司使用。該計畫將有15個民間及政府單位合作參與。

網路安全為現今數位社會之根本。眾所周知,公開金鑰加密(public-key encryption)每天保護數十億位元資料的交換,容易受到量子電腦的攻擊,而量子電腦在處理某些任務上比一般電腦強大數百萬倍。雖然目前的量子電腦太小,還無法破解加密,但隨著科技的發展,解決網路安全威脅議題也是迫在眉睫。

量子安全通訊技術透過專門的硬體和新的加密演算法來應對量子計算的威脅。該技術可以為政府、關鍵基礎設施,如:能源網(energy grid)、醫療體系和金融等領域機敏資料的公司,提供安全的通訊系統。

新加坡國家量子安全網路(National Quantum-Safe Network;NQSN)將為政府機構和民間公司建構商用技術與進行試驗,對安全系統進行深入評估,並制定指導方針以支援公司採用量子安全通訊技術。該國家量子安全網路將加強關鍵基礎設施的網路安全,這也是RIE2025計畫下的關鍵舉措之一。

在新加坡國立大學(NUS)的主持下,該計畫將在三年內獲得850萬新元(約1.76億新台幣)。合作單位將為該計畫帶來專業知識、設備及使用案例。由新加坡國立大學電子與電腦工程學系及量子及數中心的助理教授Charles Lim擔任NQSN的首席研究員,帶領NRF、NUS以及產業及學術夥伴一起聯合研究,如何在國內廣泛的光纖網路基礎設施上操作和實施量子密鑰分發(quantum key distribution)網路,達成量子網路目標。

聯合研究小組預計在一年內完成第一批節點,同時建立量子安全實驗室,著手先進量子安全漏洞研究及安全設計。此外,透過與潛在終端用戶的工作會議,能夠更瞭解他們的需求,並建立對現有新技術的認識。

量子安全生活實驗室(Quantum-Safe Living Lab)
初步的部署計畫是在新加坡各地安裝10個連接光纖的網路節點:

  • 兩個在新加坡國立大學,

  • 兩個在新加坡南洋理工大學,

  • 其餘在政府和民營公司。

這些節點會連接起來提供公共網路,成為生活實驗室,供那些希望體驗量子安全通訊技術的組織使用、可分開政府和私人網路,或者是專用使用者應用的試驗。

新加坡國立大學內的另一個實驗性節點將與公共網路進行自由空間連接,開發可以將安全連結(secure links)延伸到無法與光纖連接、或甚至可能正在移動的地點(如船隻)的技術。

該網路將開發並提供以下技術:

  • 量子密鑰分發(Quantum key distribution):一種量子安全通訊的硬體方法,需要安裝裝置來建立和接收量子訊號;

  • 後量子密碼學(Post-quantum cryptography):升級軟體以運行能夠抵抗量子電腦攻擊的新密碼演算法。

全面的民間參與公共建設

目前,該專案有超過15個合作者,參與者在不同層面扮演腳色協助該網路:

  • 新加坡國立大學、新加坡南洋理工大學和新加坡弗劳恩霍夫協會(Fraunhofer Singapore)將提供硬體上的專業知識、協調和地點。

  • NetLink Trust將提供新加坡光纖網路的使用權。

  • AWS、新加坡政府科技局(GovTech)、新加坡國家超級計算中心(NSCC)和意法半導體全球資料中心提供用例。

  • 新加坡國立大學與亞馬遜網路服務(AWS)和達利思公司(Thales)的QEP合作,這將有助於NQSN。

  • 意法半導體工程公司和達利思公司專注於網路安全,提供整合到網路的硬體。

  • 新加坡網路安全局(CSA)將與其批准的通用標準測試實驗室T-Systems和UL合作,對量子安全技術進行正式的安全認證。

  • 新加坡國防科技局、國家隊科學技術局(HTX)、新加坡國防科技研究院和Horizon Quantum Computing公司則參與量子網路研究專案。

  • 新加坡資訊通信媒體發展局(IMDA)將與學術單位、產業界和研究夥伴合作,尋找在新加坡的光纖網路基礎設施上運營和實際進行NQSN的方法。

NQSN計畫是在與新加坡經濟發展局(EDB)也有參與的工作小組協商後制定的。通過NQSN,將為合作夥伴展示加密敏捷(crypto-agile)的連接,並支援量子網路的部署,以便未來能在工業和社會中更廣泛使用。(765字;圖1)


參考資料:
Singapore to build National Quantum-Safe Network that provides robust cybersecurity for critical infrastructure. NUSnews, 2022/2/17.
Singapore to Build National Quantum-Safe Network to Protect Critical Infrastructure. The Quantum Insider, 2022/2/20.


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