Uma Abordagem para Prototipagem de Aplicações com Distribuição Quântica de Chaves

• Anderson Tomkelski SENAI CIMATEC
• Marcus Freire SENAI CIMATEC / UFBA
• Maycon Peixoto UFBA
• João Souza SENAI CIMATEC
• Valéria Silva SENAI CIMATEC
• Ricardo Parizotto SENAI CIMATEC

DOI: https://doi.org/10.5753/sbseg_estendido.2025.14103

Resumo

A Distribuição Quântica de Chaves (QKD) é uma técnica criptográfica baseada nos princípios da mecânica quântica, voltada para o estabelecimento seguro de chaves secretas entre partes. Apesar dos avanços na área, ainda existem lacunas importantes para sua adoção prática, especialmente em aplicações como redes privadas virtuais e segurança ponto a ponto. Neste trabalho, propomos uma abordagem para prototipagem de aplicações que utilizam QKD, combinando técnicas de co-simulação entre simuladores quânticos e emuladores de rede. Essa integração permite desenvolver protótipos em um ambiente flexível, sem a necessidade de modificações específicas para suportar uma rede QKD real. Como prova de conceito, implementamos uma aplicação de rede privada e avaliamos sua funcionalidade.

Referências

Alia, O., Huang, A., Lai, R., Luo, H., Goh, J., Pistoia, M., and Lim, C. (2025). Quantum-safe macsec connectivity to public cloud providers in a metropolitan network over deployed fiber. In Optical Fiber Communication Conference, pages Tu2D–1. Optica Publishing Group.

Bennett, C. H. and Brassard, G. (2014). Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing. Theoretical Computer Science, 560:7–11. Theoretical Aspects of Quantum Cryptography – celebrating 30 years of BB84.

Buruaga, J. S., Méndez, R. B., Brito, J. P., and Martin, V. (2025). Hybrid quantum-safe integration of tls in sdn networks. Computer Networks, page 111355.

Coopmans, T., Knegjens, R., Dahlberg, A., Maier, D., Nijsten, L., de Oliveira Filho, J., Papendrecht, M., Rabbie, J., Rozpedek, F., Skrzypczyk, M., et al. (2021). Netsquid, a network simulator for quantum information using discrete events. Communications Physics, 4(1):164.

Dervisevic, E., Tankovic, A., Fazel, E., Kompella, R., Fazio, P., Voznak, M., and Mehic, M. (2025). Quantum key distribution networks-key management: A survey. ACM Computing Surveys, 57(10):1–36.

Fontes, R. R., Afzal, S., Brito, S. H., Santos, M. A., and Rothenberg, C. E. (2015). Mininet-wifi: Emulating software-defined wireless networks. In 2015 11th International conference on network and service management (CNSM), pages 384–389. IEEE.

Gao, X., Xue, K., Li, J., Li, Z., Wu, J., Yu, N., Sun, Q., and Lu, J. (2025). Ipseq: A security-enhanced ipsec protocol integrated with quantum key distribution. IEEE Communications Magazine, pages 1–8.

Garcia, C. R., Aguilera, A. C., Stan, C., Vegas, J. J., Rommel, S., and Monroy, I. T. (2025). Enhanced network security protocols for the quantum era: Combining classical and post-quantum cryptography, and quantum key distribution. IEEE Journal on Selected Areas in Communications.

Garcia, C. R., Rommel, S., Takarabt, S., Olmos, J. J. V., Guilley, S., Nguyen, P., and Monroy, I. T. (2024). Quantum-resistant transport layer security. Computer Communications, 213:345–358.

James, P., Laschet, S., Ramacher, S., and Torresetti, L. (2023). Key management systems for large-scale quantum key distribution networks. In Proceedings of the 18th International Conference on Availability, Reliability and Security, pages 1–9.

Lantz, B., Heller, B., and McKeown, N. (2010). A network in a laptop: rapid prototyping for software-defined networks. In Proceedings of the 9th ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networks, pages 1–6.

Mehic, M., Niemiec, M., Rass, S., Ma, J., Peev, M., Aguado, A., Martin, V., Schauer, S., Poppe, A., Pacher, C., et al. (2020). Quantum key distribution: a networking perspective. ACM Computing Surveys (CSUR), 53(5):1–41.