BB84 — Quantenschlüsselaustausch

Das CrypTool-Projekt bietet nun eine umfassende interaktive Simulation des Quantenschlüsselaustauschverfahrens BB84. BB84 wurde ursprünglich 1984 von Charles Bennett und Gilles Brassard vorgeschlagen und nutzt Quantenmechanik, um den sicheren Aufbau eines gemeinsamen Schlüssels zwischen zwei Parteien zu ermöglichen. Die App ist derzeit nur auf Englisch verfügbar.

In dieser App spielt der Nutzer ein Spiel auf Basis einer BB84-Simulation, bei dem er versucht, die Sicherheit des Verfahrens durch Abhören zu brechen. In der Rolle von Eve fängt der Nutzer die zwischen Alice und Bob übertragenen Photonen ab, um den gerade vereinbarten geheimen Schlüssel zu ermitteln. Das Verfahren bietet jedoch mehrere Möglichkeiten, ein Abhören zu erkennen. Da das Messen eines Photons seinen Zustand verändert, hinterlässt Eve zwangsläufig Spuren, die Alice und Bob feststellen können. Nur durch Glück kann Eve den Schlüssel abfangen und unentdeckt bleiben.

Diese App ist ein guter Einstieg, um einige Grundprinzipien von Photonen kennenzulernen (Basen wählen und offenlegen, Polarisation, No-Cloning-Theorem, Photonen-Sender und -Empfänger, Strahlteiler, exakte Analyse der Abhörwahrscheinlichkeit für einen erfolgreichen Angriff) und wie diese in der Kryptografie angewendet werden können — ganz ohne Physiklabor. Ein dynamisches Diagramm des Versuchsaufbaus verschafft einen Überblick über die Situation.

Die Entwicklung dieser App wurde vom MuQuaNet-Projekt gefördert.