r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Optycznie zabezpieczone klucze jednorazowe: tych szyfrogramów nie złamią nawet komputery kwantowe

Strona główna Aktualności

Szyfry z kluczem jednorazowym to spełnienie marzeń każdego szpiega – takiego dużego zbioru niepowtarzalnych i przypadkowych sekwencji znaków po prostu nie można złamać. Jako że klucz tworzony jest losowo, napastnik nie ma żadnych informacji, które ułatwiłyby mu odszyfrowanie wiadomości. Problem jednak w tym, że stosowanie szyfrów z kluczem jednorazowym wymaga od nadawcy i odbiorcy wcześniejszego uzgodnienia ogromnego zbioru klucza, które musiałyby być zarówno losowe, jak i bezpiecznie przekazane drugiej stronie, dlatego w praktyce stosuje się je bardzo rzadko – np. w ten sposób zaszyfrowana jest gorąca linia między Białym Domem a Kremlem. Jednak dzięki pomysłowi fizyków z California Institute of Technology i holenderskiego University of Twente, szyfry z kluczem jednorazowym mogą się teraz upowszechnić. Rozwiązali oni bowiem problem bezpiecznego przekazywania kluczy.

Opublikowany w arXiv.org artykuł pt. Physical key-protected one-time pad, autorstwa uczonych Roarke Horstmeyera, Benjamina Judkewitza, Ivo Vellekoopa i Changhuei Yanga opisuje kryptosystem, który nie tylko jest niemożliwy do złamania, ale też i który zapewnia ogromne bezpieczeństwo kluczy.

Wykorzystywane szyfry z kluczem jednorazowym działają dodając do wiadomości zbiór losowo wygenerowanych liczb, wskutek czego napastnik nie może znaleźć w szyfrogramie żadnych regularności. Aby odczytać wiadomość, odbiorca odejmuje po prostu od wiadomości ten sam zbiór losowo wygenerowanych liczb. Jeśli losowość jest wystarczająco dobra, to żadne znane narzędzia matematyczne wykorzystywane w kryptografii nie pozwolą na złamanie takiego szyfrogramu. Co więc może zrobić napastnik, by odczytać depeszę? Musi oczywiście przechwycić klucz. W czasach, gdy szyfrowanie odbywa się niemal wyłącznie za pomocą urządzeń elektronicznych, nie jest to niewyobrażalne – można zinfiltrować komputery, czy niepostrzeżenie skopiować wszystkie bity klucza.

Pomysł jest bardzo ciekawy – klucz generowany jest za pomocą specjalnego generatora, zapewniającego odpowiedni poziom entropii dzięki swojej fizycznej strukturze. Zamiast generować sekwencję zer i jedynek, urządzenie Horstmeyera tworzy losowy sygnał, przepuszczając światło przez szklany dyfuzor. Sygnał ten nie jest nigdzie zapisywany w formie elektronicznej.

Jak za pomocą takiego systemu można się bezpiecznie komunikować? Z artykułu wynika, że sprawa jest całkiem prosta. Jak to w kryptografii zwykle bywa, i tym razem do czynienia mamy z Alicją i Bobem, wyposażonymi w swoje szklane dyfuzory. Muszą oni się przynajmniej raz fizycznie spotkać, by podczas spotkania stworzyć klucz szyfrujący. Robią to przepuszczając przez dyfuzory ten sam losowy impuls świetlny, a następnie sumując wyniki, i w rezultacie uzyskując kombinowany klucz. Potem publikują kombinowany klucz i wzorzec świetlnego impulsu w publicznie dostępnym miejscu.

Gdy teraz Alicja chce przesłać wiadomość do Boba, to przepuszcza światło o zadanym wzorcu przez swój dyfuzor i uzyskany sygnał dodaje do wiadomości. Bob, aby odczytać powstały szyfrogram, musi dodać go do kombinowanego klucza, a następnie odtworzyć swoją część klucza przepuszczając świetlny wzorzec przez swój dyfuzor. Uzyskany wynik dodaje do wyniku poprzedniego kroku – i wówczas może odczytać szyfrogram.

W tym momencie zainteresowana korespondencją Alicji i Boba Ewa ma tylko jedno wyjście, by dobrać się do ich komunikacji – musi wykraść jeden z dyfuzorów. Może osiągnąć to za pomocą łamania gumową pałką, bijąc Alicję lub Boba, lecz w wielu wypadkach taki atak jest bez sensu – oficer kontrwywiadu zwykle nie chce, by komunikujący się szpiedzy zorientowali się, że są podsłuchiwani. Ewa mogłaby by więc spróbować niepostrzeżenie skopiować dyfuzor, ale jak piszą autorzy artykułu, pozyskanie informacji o strukturze szkła zajęłoby jej przynajmniej 50 godzin.

Jest tak, ponieważ jedynym sposobem na to jest przepuszczanie światła przez szkło w tempie ograniczonym przez ilość generowanego przez ten proces ciepła, a ciepło zmienia mikrostrukturę szkła. Czas ten powinien wystarczyć Alicji i Bobowi na zauważenie, że coś się stało i podjęcie zapobiegawczych działań.

Oczywiście każdy klucz kombinowany wykorzystywany w takiej komunikacji też musi być jednorazowy, ale możliwe jest wygenerowanie ich bardzo dużej liczby w krótkim czasie, przesyłając przez dyfuzory różnorodne wzorce świetlne. Taki system komunikacji może teoretycznie zapewnić odporność nawet na ataki przeprowadzane za pomocą komputerów kwantowych czy innych fantastycznych maszyn o nieograniczonej mocy obliczeniowej.

Z całym artykułem zapoznać się możecie tutaj.

r   e   k   l   a   m   a
© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.