Quantum cryptography in critical information networks - application to aeronautical telecommunications.

Ocorre atualmente um movimento de aumento da importância que a manutenção da segurança da informação vem adquirindo em redes de informação de crítica. Ao longo das últimas décadas a utilização de ferramentas criptográficas, especialmente aquelas baseadas em problemas de díficil solução computacional, foram suficientes para garantir a segurança dos sistemas de comunicação. Contudo, o desenvolvimento da nova técnica de processamento de informação conhecida como computação quântica e os resultados téoricos e experimentais apresentados por esta mostram que é possível inviabilizar alguns dos sistemas de criptografia atuais amplamente utilizados. A existência de tal vulnerabilidade representa um fator crítico em redes em que falhas de segurança da informação podem estar associadas a riscos de segurança física. Uma alternativa para os métodos criptográficos atuais consiste na utilização de sistemas quânticos na obtenção de um método criptográfico, o que se conhece como criptografia quântica. Este novo paradigma tem seu fundamento resistente mesmo na presença de capacidade tecnológica ilimitada, incluindo o cenário com disponibilidade de computação quântica. Este trabalho tem como objetivo levantar os impactos que o desenvolvimento da computação quântica têm sobre a segurança dos atuais sistemas criptográficos, apresentar e desenvolver alternativas de protocolos de criptografia quântica disponíveis, e realizar um estudo de caso por meio da avaliação da utilização de criptografia quântica no contexto da Aeronautical Telecommunication Network (ATN). Isto é feito por meio do desenvolvimento de um ambiente de simulacão que permite avaliar o comportamento de um protocolo de criptografia quântica em um cenário em um ambiente com requisitos de missão crítica, como é o caso da ATN.The importance of security maintenance in critical information networks has been rising in recent times. Over the past decades, the utilization of cryptography tools, mainly those based on computationally intractable problems, was enough to ensure the security of communications systems. The development of the new information processing technique known as quantum computation and the theoretical and experimental results showed by this approach demonstrated that could be possible to cripple the current widely used cryptography techniques. This vulnerability represents a critical issue for networks where a security fault could be associated to a safety fault. An alternative for the current cryptography methods consists in the utilization of quantum systems to obtain a new cryptographic method. The new paradigm presented by this approach has solid principles even in the presence of unlimited computational capacity, including the scenario with availability of quantum computation. The aim of this work is the assessment of impacts that the development of quantum computation has over the current cryptographic methods security, the presentation and development of alternatives based on quantum cryptography protocols, and the development of a case study using the case of Aeronautical Telecommunication Network (ATN). This aim is reached by means of the development of a simulation environment that allows the evaluation of a quantum cryptography protocol behavior in an environment with mission critical requirements, like the ATN case