Беспилотный автомобиль защитили с помощью квантовой криптографии

Считается, что беспилотные автомобили наиболее уязвимы в момент удаленного обновления программного обеспечения. Совместная научная группа успешно провела квантово-защищенное обновление программного обеспечения беспилотного автомобиля, разработанного лабораторией автономных транспортных систем Университета Иннополис.

Командам удалось разработать решение, которое смогло наглядно показать зрелость технологии. Совместная команда инженеров запустила между беспилотным автомобилем и управляющим ЦОД стабильный канал беспроводной передачи данных (4G), защищенный шифрованием на базе OpenVPN с применением квантовых симметричных ключей, источником которых стала промышленная установка КРК QRate. В перспективе эта технология будет интегрирована с 5G.

Квантовое распределение ключей между беспилотным автомобилем и ЦОД происходит через оптический канал (ВОЛС) в момент заправки или зарядки для электромобиля. Команды добились скорости устойчивого распределения ключей на уровне 40 Кбит/сек. Таким образом, за один час можно получить примерно 18 Мбайт ключа. Этого достаточно, для безопасного обмена служебной информацией в течение нескольких суток автономной работы автомобиля.

В процессе движения транспорта устанавливается квантово-защищенный канал мобильной широкополосной передачи данных 4G LTE. Для этого OpenVPN запрашивает и получает ключ один раз в пятнадцать секунд от находящейся в автомобиле промышленной установки КРК QRate. Согласно изначальной научной гипотезе этого достаточно для противодействия атакам злоумышленников с целью компрометации критически важных передаваемых данных. Тестирование подтвердило состоятельность данной концепции и возможность ее практической реализации уже сегодня. «Для масштабирования таких решений необходимо строительство городских квантовых сетей и развитие технологии в направлении миниатюризации блоков системы КРК, более глубокой интеграции в систему автономного управления беспилотного автомобиля, а также работа над стандартизацией информационной безопасности транспортной отрасли с учетом квантовой коммуникации», — говорит Юрий Курочкин, технический директор компании QRate и директор центра компетенций НТИ “Квантовые коммуникации” в МИСиС. 

«На базе Университета Иннополис была реализована технология виртуальной частной сети (VPN) для создания зашифрованного канала связи типа сервер-клиенты между бортовым вычислителем беспилотного автомобиля и инфраструктурой университета. Беспилотный автомобиль в режиме реального времени публикует свои телеметрические данные о состоянии всех его подсистем в систему мониторинга лаборатории, а также обновляет программные модули при выпуске нового релиза. Для взаимодействия беспилотного автомобиля и инфраструктуры используется беспроводная связь 4G LTE. Применяемое решение квантового распределения ключей позволяет осуществить туннелирование 4G LTE канала и его шифрование. Квантовая технология генерации ключей шифрования позволяет создавать криптостойкий канал связи, и предотвратить несанкционированный просмотр или подмену передаваемых сообщений», — говорит технический специалист лаборатории автономных транспортных систем Университета Иннополис Сергей Гребенников.

Беспилотные автомобили – одна из наиболее ожидаемых перспектив технологического развития человечества.  По некоторым прогнозам, к 2030 году объём рынка беспилотного наземного транспорта вырастет до $2 триллионов. С 2019 Калифорния разрешила перевозить грузы по дорогам штата на автономных грузовых фургонах. По некоторым прогнозам, глобальные продажи автономных транспортных средств к 2030 году достигнут 58 миллионов единиц. При этом значительная доля продаж придется на коммерческий сегмент. 

Технологии автономного вождения должны сделать транспорт более безопасным, внести значительный позитивный вклад в мобильность людей, повышение эффективности транспортной системы. Однако остается риск несанкционированного доступа третьих лиц в программно-аппаратную часть беспилотных автомобилей, скомпрометировать их безопасность и надежность. Наибольшая опасность возникает тогда, когда преступникам удается получить контроль над группой беспилотных транспортных средств и парализовать функционирование всего города.

«Сегодня теме функциональной безопасности разрабатываемых нами технологий автономного вождения для беспилотных автомобилей мы придаём первостепенное значение. Это обусловлено тем, что многие из наших решений уже нашли коммерческое предложение, и наши заказчики очень требовательны к вопросам кибербезопасности, целостности данных и сохранению устойчивого развития наших решений. Интеграция систем квантового распределения ключей в наши беспилотные автомобили является одним из ключевых аспектов для удовлетворения этих требований» — говорит руководитель лаборатории автономных транспортных систем Университета Иннополис Салимжан Гафуров»

Прогноз массового распространения беспилотных автомобилей совпадает с предположениями о появлении квантового компьютера с достаточной для хакерской атаки мощностью. Значит, цифровые системы таких автомобилей потенциально подвержены угрозам нового поколения. Сегодня беспилотники защищены обычной классической криптографией, которая не устойчива к атакам с использованием алгоритмов квантового компьютера.

Квантовая криптография для беспилотного транспорта сегодня имеет не теоретическое, а прикладное значение. Сегодня в разных странах мира уже реализованы сервисы такси на базе беспилотных автомобилей, внедрены сервисы доставки грузов и иные виды услуг. В 2020 году в Китае беспилотные такси появились на дорогах общего пользования. В России аналогичный эксперимент проводит сервис «Яндекс.Такси»  

На дорогах города Иннополис а тестируются беспилотники Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» на базе российского ИТ-вуза. Специалисты Лаборатории автономных транспортных систем, входящей в состав центра, разрабатывают собственные технологии автономного вождения летательные и наземные беспилотные решения как для легкового автотранспорта на базе KIA Soul и Hyundai Santa Fe так и на базе и грузового.  транспорта на базе «Камаза». Беспилотники ИТ-вуза устойчивы к внешним возмущающим факторам — дорожные условия, погода, освещение, участники дорожного движения. 2630 тысяч километров — суммарный пробег беспилотных автомобилей.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!