IL PROGETTO

Il progetto “QUANCOM” avente codice identificativo ARS01_00734, è un progetto di Ricerca Industriale e non preponderante Sviluppo Sperimentale ricadente nell’area di specializzazione “Smart Secure & Inclusive Communities” e che verte sullo sviluppo di sistemi e tecnologie quantistiche per la sicurezza informatica in reti di comunicazione.

L’estensione della rete IP, lo sviluppo ulteriore delle sue applicazioni verso una società sempre più inclusiva (v. la nascita di Internet of Things e nuova generazione di rete wireless 5G) e verso un nuovo modo di produrre (v. la manifattura Industria 4.0) sono sempre di più condizionati dal livello di sicurezza che si riesce a garantire alla rete stessa. Oggi questa sicurezza non si può dire essere “incondizionata”, cioè inattaccabile anche con illimitate capacità di calcolo. Le tecnologie di sicurezza sia negli strati trasmissivi della rete che in quelli applicativi stanno diventando sempre più complesse ma ugualmente non sono completamente immuni da attacchi. Infatti aumenta di pari anche la potenza di calcolo, (parallela e distribuita proprio grazie alla potenza della rete) a disposizione delle organizzazioni che per diversi scopi hanno interesse ad appropriarsi di dati sensibili in rete.

Il Progetto QUANCOM si propone di superare radicalmente questa impasse fra attaccante e difesa proponendo un’azione coordinata per lo sviluppo e la sperimentazione di protezione incondizionata della rete IP che ha al suo nucleo la criptografia quantistica. Essa, introdotta per la prima volta nel 1984 e da allora sperimentata con successo in numerose occasioni, è intrinsecamente sicura e capace di resistere a qualsiasi attacco: si basa sulla trasmissione ottica di quantum-bit e sulla trasmissione inattaccabile di chiavi fra trasmettitore e ricevitore (Quantum Key Distribution QKD). Dopo più di 30 anni di sperimentazione in laboratorio, ci sono oggi condizioni per realizzare e sperimentare in campo (per la prima volta) una rete ottica QKD e di integrare la chiave criptata così trasmessa con altri strati di sicurezza convenzionale per la protezione del traffico sensibile IP. La sperimentazione avverrà su di una rete ottica passiva di tipo metropolitano installata in una grande città del sud Italia. Accanto a questo primo obiettivo realizzativo (limitato per ragioni tecnologiche al solo ambito metropolitano) il Progetto prevede anche l’esplorazione di altri due temi strategici che permetteranno in futuro di estendere la stessa tecnica in ambiti intra-metropolitani, e quindi all’intera dorsale IP: lo sviluppo ed il completamento della rete in fibra per la trasmissione del segnale di tempo sicuro quale base di test QKD; la sperimentazione di sistemi ibridi di comunicazione optical fiber-free space” come base per lo sviluppo di applicazioni QKD in ambito spaziale.

FINALITA’ E ORGANIZZAZIONE

Il progetto QUANCOM propone una sintesi dei tre aspetti principali su cui si declina la sicurezza delle comunicazioni, i.e. l’autenticazione sicura del canale di comunicazione, la sicurezza dei dati trasmessi e la loro protezione crittografica, attraverso l’unione di differenti competenze maturate nei propri settori dagli Enti di Ricerca italiani e da aziende già a vario titolo coinvolte in questo scenario. Lo scopo è quello di sviluppare sistemi innovativi per la sicurezza della comunicazione che integrino i più evoluti protocolli classici con quelli basati sulla meccanica quantistica e con la disseminazione di servizi metrologici primari. L’impossibilità di amplificare un segnale quantistico e l’attenuazione intrinseca propria della comunicazione in fibra ottica rendono di fatto impossibile la realizzazione di scambi QKD punto-punto su distanze superiori a qualche centinaio di chilometri. Per superare questa limitazione, il progetto propone anche lo sviluppo di canali di comunicazione satellitare su cui basare lo scambio di chiave crittografica mediante terminali orbitanti. La sperimentazione a terra di tali tecnologie è un prerequisito fondamentale per missioni dedicate alla QKD, per favorire lo sviluppo di tutte le infrastrutture presenti nella filiera di gestione ed analisi di una chiave crittografica.

Il progetto propone soluzioni tecnologiche applicative per la realizzazione di modelli innovativi integrati nella gestione della sicurezza informatica dei dati e del loro utilizzo in sistemi di distribuzione in fibra ottica e free-space. In particolare, grazie al partenariato pubblico-privato che si impegna a realizzare il progetto, si punta all’analisi ed alla sperimentazione preliminare di una rete di distribuzione punto-multipunto di chiavi crittografiche quantistiche e loro relativa integrazione con i protocolli di comunicazione sicura necessari per rendere il servizio di comunicazione disponibile agli strati superiori della pila protocollare. La sperimentazione prenderà anche in considerazione anche reti in fibra ottica metropolitane, che rappresentano oramai l’ossatura primaria della comunicazione a grande portata di dati. La sperimentazione si avvarrà anche della sincronizzazione da segnale assoluto tra trasmettitori e sistemi riceventi assicurato da INRIM in sistemi QKD. Nell’ottica di allargare il ventaglio delle possibilità applicative per soluzioni avanzate in termini di data security, il progetto propone anche soluzioni ibride di sistemi QKD in ambito spaziale utili per la caratterizzazione di future ground-station industriali dedicate esclusivamente ad attività QKD.

QUANCOM persegue il raggiungimento di tali finalità mediante la realizzazione di un insieme di attività organizzate in 5 differenti Obiettivi Realizzativi Di seguito la Work Breackdown Structure del progetto

Memory Consult partecipa alle attività di progetto specifiche con riferimento agli OR1, OR3 e OR5. Il progetto generale è coordinato dal Dipartimento di scienze fisiche e tecnologie della materia del CNR sotto la responsabilità scientifica del prof. Giovanni Piero Pepe – Professore Ordinario dell’Università di Napoli Federico II ed Associato CNR- SPIN (Istituto che volge la funzione di capofila).