KDDI株式会社、株式会社KDDI総合研究所、ノキアソリューションズ&ネットワークス合同会社、東芝デジタルソリューションズ株式会社は、商用ネットワーク上で耐量子セキュリティ技術を活用した大容量データ伝送実証に成功したと発表した。
実証の概要と成果
今回の実証は、KDDIの大阪堺データセンターと大阪市内のネットワークセンターを結ぶ商用ネットワーク環境下で実施された。量子鍵配送(QKD)と耐量子計算機暗号(PQC)の2種類の耐量子セキュリティ技術を用いて、57.6Tbpsのテラビット級大容量データ伝送に成功した。
商用ネットワーク上でQKDとPQCを用いたテラビット級の大容量データ伝送を行った取り組みは国内初となる。QKDとPQC、共通鍵暗号のAESとRocca-Sを組み合わせ、物理層とアプリケーション層の複数レイヤで多層的に暗号化する構成を検証。
実証では、C帯とL帯を利用した光ファイバーでの長距離・大容量通信を実施。配送された共通鍵による多層防御構成で、遅延の増加を招くことなくデータ伝送することに可能になった。
本実証の結果を踏まえ、用途やリスクに応じてセキュリティレベルを選択できる商用サービスへの適用を目指すとしている。金融機関や医療機関など高いセキュリティが求められる専用線や、AIデータセンター間接続での利用を主なユースケースとして想定している。
技術的背景と必要性
近年のAIの普及と利用拡大に伴い、国内ではAIデータセンターの構築が進んでいる。電力確保のため日本各地に分散配置されることが想定されており、データ通信量の増加に対応するため、分散配置したデータセンター間やデータセンターと他の拠点をつなぐネットワークには、高速・大容量・低遅延・高信頼といった要素が不可欠である。
AI技術の進化に伴いサイバー攻撃手法は高度化しており、さらに量子コンピューターの進展により、現在広く利用されている暗号が将来的に危殆化するリスクが指摘されている。サイバー攻撃が高度化する中、ソブリン性（国家や組織が自らのデータやITシステムを他国の法律や規制の影響を受けずに管理・運用する権利）確保の観点からも量子コンピューター時代を見据えたネットワークセキュリティの強化が急務となっている。
耐量子セキュリティ技術の特徴
現在、量子コンピューター時代を見据えたセキュリティとして注目されているのがQKDとPQCだ。
QKDは、光子を利用して共通鍵のもととなる情報を相手に伝える技術。第三者が盗聴しようとすると光子の状態が変わるため、状態変化のない情報を用いることで、盗聴されていない安全な共通鍵を生成することができる。
PQCは、量子コンピューターでも計算困難な数学の問題を設定することで、破られにくい次世代の暗号技術として米国でも標準化が進められている。
実証内容の詳細
今回の実証では、現行ネットワークでも導入しやすいPQCに加え、より高いセキュリティを求める顧客向けにQKDを組み合わせて共通鍵を配送した。配送された共通鍵を用いて、複数のレイヤでデータを暗号化する多層防御型ネットワークを構成している。
伝送方法は以下の通りだ。
大阪市内のネットワークセンターで生成した共通鍵(AES用)をQKDで大阪堺データセンターへ配送
同じく大阪市内のネットワークセンターで生成した共通鍵(Rocca-S用)をPQCで大阪堺データセンターへ配送
大阪堺データセンターに届いたRocca-S用の共通鍵を用いてデータを暗号化
AES用の共通鍵を用いて、光伝送ネットワークの国際標準規格であるOTN上で、OTNsecによりデータを暗号化
暗号化したデータを大阪堺データセンターから大阪市内のネットワークセンターへ伝送
大阪市内のネットワークセンターに届いたデータを、AES用とRocca-S用の共通鍵を用いて復号
各社の役割
各社の役割は、KDDIが総合的な実証主体、サービス検討主体、商用ネットワーク・データセンターの提供を担当。KDDI総合研究所はRocca-Sの開発・提供・実証主体、Nokiaは伝送装置の開発・提供、東芝デジタルソリューションズはQKD装置の開発・提供を行った。
4社は今後も、AIの利用拡大と高度化による通信量の増加や、量子コンピューターの進展によるセキュリティの脅威など通信を取り巻く環境変化に備え、「高セキュリティ・大容量ネットワーク」を提供するための技術開発を進めていくとしている。
