sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2025-19-2-98-111sibsutis-978Research ArticleСтатьиИнтеграция квантового распределения ключей с классическими криптографическими схемами: повышение безопасности в условиях постквантовых вызововIntegration of Quantum Key Distribution with Classical Cryptographic Schemes: Enhancing Security in the Face of Post-Quantum Challengeshttps://orcid.org/0000-0002-0191-1178КустовЕлизар ФиларетовичKustovElizar Filaretovich

Аспирант ИТМО, кафедра ФБИТ, направление исследований криптография

PhD student, Faculty of Information Security Technologies

elizarkustov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5494-7142ХуцаеваАлтана ФеликсовнаKhutsaevaAltana Felixovna

аспирант

факультета

безопасности

информационных

технологий

PhD student, Faculty of Information Security Technologies

afkhutsaeva@itmo.ruhttps://orcid.org/0009-0006-0344-5111КирьяноваАнастасия ПавловнаKiryanovaAnastasia Pavlovna

аспирант факультета безопасности информационных технологий

PhD student, Faculty of Information Security Technologies

anastacia.kiryanova@itmo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0856-2249ИогансонИван ДмитриевичIogansonIvan Dmitrievich

аспирант факультета безопасности информационных технологий,

PhD student, Faculty of Information Security Technologies

ivan.ioganson@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4084-8829ДакуоЖан-Мишель НикодэмовичDakuoJean-Michel Nikodemovich

аспирант факультета безопасности информационных технологий

PhD student, Faculty of Information Security Technologies

jeandakuo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0924-6221БеззатеевСергей ВалентиновичBezzateevSergey Valentinovich

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой информационной безопасности, института кибернетических систем Санкт-Петербургского университетааэрокосмического приборостроения, директор лаборатории криптографических методов защиты информации,ФБИТ

PhD, Professor, Head of the Department of Information Security, Institute of Cybernetic Systems, St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation, director of Laboratory of Cryptographic methods for information

security, FSIT

sergey.bezzateev@gmail.com«Национальный исследовательский университет ИТМО»Россия"National Research University ITMO"Russian FederationУниверситет ИТМО Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияРоссияSt. Petersburg University of Aerospace Instrumentation, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education ”National Research University ITMO”Russian Federation202520062025192Вестник СибГУТИ98111Copyright © Кустов Е.Ф., Хуцаева А.Ф., Кирьянова А.П., Иогансон И.Д., Дакуо Ж.Н., Беззатеев С.В., 20252025Кустов Е.Ф., Хуцаева А.Ф., Кирьянова А.П., Иогансон И.Д., Дакуо Ж.Н., Беззатеев С.В.Kustov E.F., Khutsaeva A.F., Kiryanova A.P., Ioganson I.D., Dakuo J.N., Bezzateev S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/978

В работе исследуются подходы к обеспечению информационной безопасности с использованием квантового распределения ключей (КРК) в сочетании с классическими криптографическими схемами: схемой Блома, KDP и схемой Лагранжа. Показано, как квантовые технологии повышают безопасность и эффективность этих методов. Предложенные схемы обеспечивают устойчивость к атакам классических и квантовых компьютеров, устраняя уязвимости традиционных методов генерации ключей. Рассмотрены примеры применения в защищённых сетях IoT, облачных вычислениях и распределённых системах. Результаты демонстрируют, что комбинация КРК с криптографическими схемами является перспективным решением для постквантовой эры.

The paper explores approaches to ensuring information security using quantum key

distribution (QKD) in combination with classical cryptographic schemes: the Blom scheme,

Key Distribution Pattern (KDP), and the Lagrange scheme. It demonstrates how quantum

technologies enhance the security and efficiency of these methods. The proposed schemes

provide resilience against attacks by both classical and quantum computers, addressing

vulnerabilities in traditional key generation methods. Examples of applications in secure IoT

networks, cloud computing, and distributed systems are discussed. The results show that the

combination of QKD with cryptographic schemes is a promising solution for the post-quantum era.

квантовое распределение ключейсхема БломаKDP (Key Distribution Pattern)схема Лагранжаинформационная безопасностьраспределённые системыQuantum key distribution (QKD)Blom’s schemeKey Distribution Pattern (KDP)Lagrange schemeinformation securitydistributed systems.ИТМО, ГУАП, Работа выполнена в рамках государственного задания (проект FSER-2025-0003)ReferencesLucamarini M. et al. Overcoming the rate–distance limit of quantum key distribution without quantum repeaters //Nature. – 2018. – Т. 557. – №. 7705. – С. 400-403.Lucamarini M. et al. Overcoming the rate–distance limit of quantum key distribution without quantum repeaters. Nature, 2018, vol. 557, no. 7705, pp. 400-403.Lo H. K., Curty M., Qi B. Measurement-device-independent quantum key distribution //Physical review letters. – 2012. – Т. 108. – №. 13. – С. 130503.Lo H. K., Curty M., Qi B. Measurement-device-independent quantum key distribution. Physical review letters, 2012, vol. 108, no. 13, pp. 130503.Zhang Y. et al. Long-distance continuous-variable quantum key distribution over 202.81 km of fiber //Physical review letters. – 2020. – Т. 125. – №. 1. – С. 010502.Zhang Y. et al. Long-distance continuous-variable quantum key distribution over 202.81 km of fiber. Physical review letters, 2020, vol. 125, no. 1, pp. 010502.Dyer M. et al. On key storage in secure networks //Journal of Cryptology. – 1995. – Т. 8. – С. 189-200.Dyer M. et al. On key storage in secure networks. Journal of Cryptology, 1995, vol. 8, pp. 189-200.Mitchell C. J., Piper F. C. Key storage in secure networks //Discrete applied mathematics. – 1988. – Т. 21. – №. 3. – С. 215-228.Mitchell C. J., Piper F. C. Key storage in secure networks. Discrete applied mathematics, 1988, vol. 21, no.3, pp. 215-228.Sperner E. Ein satz über untermengen einer endlichen menge //Mathematische Zeitschrift. – 1928.– Т. 27. – №. 1. – С. 544-548.Sperner E. Ein satz über untermengen einer endlichen menge. Mathematische Zeitschrift, 1928, vol. 27,no. 1, pp. 544-548.Chen S., Wei H. Constructions for key distribution patterns //Frontiers of Mathematics in China.– 2017. – Т. 12. – С. 301-323.Chen S., Wei H. Constructions for key distribution patterns. Frontiers of Mathematics in China, 2017, vol. 12, pp. 301-323.Shamir A. How to share a secret //Commun. ACM. – 1979. – Т. 22. – С. 612-613.Adi S. How to share a secret. Commun. ACM, 1979, vol. 22, pp. 612-613.Nakamoto S. Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system. – 2008.Nakamoto S. Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system. 2008.Мазур Э. М. Распределенные системы хранения данных: анализ, классификация и выбор //Перспективы развития информационных технологий. – 2015. – №. 26. – С. 33-60.Mazur E. M. Raspredelennye sistemy hraneniya dannyh: analiz, klassifikaciya i vybor. Perspektivy razvitiya informacionnyh tekhnologij, 2015, no. 26, pp. 33-60.Вашкевич А. М. Смарт-контракты: что, зачем и как //М.: Симплоер. – 2018. – Т. 89.Vashke ich A. M. Smart-kontrakty: chto, zachem i kak. М.: Simploer, 2018, vol. 89. Вестник СибГУТИ. Том 17. 2023. № 1 15Wootters W. K., Zurek W. H. A single quantum cannot be cloned //Nature. – 1982. – Т. 299. – №.5886. – С. 802-803.Wootters W. K., Zurek W. H. A single quantum cannot be cloned. Nature, 1982, vol. 299, no. 5886, pp. 802-803.Ekert A. K. Quantum cryptography based on Bell’s theorem //Physical review letters. – 1991. –Т. 67. – №. 6. – С. 661.Ekert A. K. Quantum cryptography based on Bell’s theorem. Physical review letters, 1991, vol. 67, no. 6, pp. 661.Gisin N. et al. Quantum cryptography //Reviews of modern physics. – 2002. – Т. 74. – №. 1. – С.145.Gisin N. et al. Quantum cryptography. Reviews of modern physics, 2002, vol. 74, no. 1, pp. 145.Golub G. H., Van Loan C. F. Matrix computations, 4th //Johns Hopkins. – 2013.Golub G. H., Van Loan C. F. Matrix computations, 4th. Johns Hopkins, 2013.Bennett C. H., Brassard G . Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing //Theoretical computer science. – 2014. – Т. 560. – С. 7-11.Bennett C. H., Brassard G. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing. Theoretical computer science, 2014, vol. 560, pp. 7-11.Shannon C. E. Communication theory of secrecy systems //The Bell system technical journal. –Shannon C. E. Communication theory of secrecy systems. The Bell system technical journal, 1949, vol. 28,– Т. 28. – №. 4. – С. 656-715.no. 4, pp. 656-715.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.