رمزنگاری ؛ با کمک مولد تولید اعداد تصادفی تکرار نشدنی با سرعت بالا
رمزنگاری امن به کمک داشتن یک مولد واقعی اعداد تصادفی بسیار حیاتی است. برای سالها، محققین بدنبال ساختن مولد‌های واقعی اعداد تصادفی جهت رمزنگاری بوده‌اند. اما بیشتر طراحی‌ها تا امروز یا به اندازه کافی تصادفی نبوده‌اند، یا سریع یا تکرار شدنی نبوده‌اند. اما جهان کوانتوم واقعا تصادفی است. پس به نظر درست می‌رسد تا از این تصادفی بودن ذاتی استفاده کنیم. ابزار‌هایی که می‌توانند اثرات کوانتومی را اندازه بگیرند می‌توانند جریان بی‌پایانی از اعداد تصادفی جهت رمزنگاری با سرعت بالا تولید کنند. که مانع تمامی مجرمان می‌شود.
خطر از دست رفتن اطلاعات حیاتی شرکت ها با رمزنگاری های معمولی
اخیراً ما تاثیرات حملات سایبری را در دنیای تجاری می بینیم. نفوذ اطلاعاتی به شرکت‌هایی همچون: جی پی مورگان، یاهو، هوم دپو و تارگت موجب خسارات صدها میلیونی و در برخی موارد، میلیاردها دلاری شده است. نیازی به حملات بزرگ و خیلی زیادی برای تخریب اقتصاد جهان نیست. بخش‌های عمومی هم ایمن نبوده‌اند. در فاصله ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۴، نفوذ اطلاعاتی بزرگی در دفتر مدیریت منابع انسانی ایالات متحده اتفاق افتاده است. دسترسی‌های امنیتی و اطلاعات اثر انگشت در معرض خطر قرار گرفته‌اند، که روی ۲۲ میلیون کارمند تاثیر گذاشته است. ممکن است از تلاش‌های هکرهایی که توسط دولت‌ها پشتیبانی می‌شوند هم شنیده باشید تا از اطلاعات سرقت شده برای تاثیرگذاری در نتایج انتخابات چند کشور استفاده کنند. دو مثال آخر در معرض خطر قرار گرفتن حجم زیادی از اطلاعات مربوط به بوندشتاگ، پارلمان ملی آلمان، و دزدی ایمیل‌ها از کمیته ملی دموکرات‌های ایالات متحده است. تهدیدات سایبری اکنون روی فرایند‌های دموکراتیک ما اثر می‌گذارند و احتمالا بدتر هم خواهد شد.
رمزنگاری – اعداد تصادفی – علوم کوانتوم – الگوریتم – RSA – رایانه کوانتومی – کلید رمز – شبه تصادفی – انتقال کلید – تصادفی – کلید کوانتومی
همچنان که فناوری رایانه‌ها قدرتمند‌تر می‌شود، سیستم‌هایی که برای حفاظت از اطلاعات استفاده می‌کنیم آسیب پذیرتر می‌شوند. نوع جدیدی از فناوری رایانه‌ای هم نگرانی‌ها را بیشتر کرده است، که رایانش کوانتومی نام دارد. که از نیروی ویژگی‌های میکروسکوپی طبیعت برای افزایش غیر قابل تصور توان محاسباتی استفاده می‌کند. آنقدر قدرتمند است که بسیاری از سیستم‌های رمزگذاری امروزی را در هم خواهد شکست.
سوالی که پیش می آید این است که آیا باید ابزار‌های حیاتی دیجیتال خود را جمع کنیم و برای نابودی جهان اطلاعات آماده شویم؟ مسلما خیر. رایانش کوانتومی هنوز در آزمایشگاه‌هاست، و چند سالی طول خواهد کشید تا کاربرد‌های عملی پیدا کند. از آن مهمتر، پیشرفت‌های بزرگی در رمزنگاری حاصل شده است. آقای ویکرام شارما می گوید که: ” حدود ۱۵ سال قبل، وقتی از توانایی تازه کشف شده خود مطلع شدم تا تاثیرات کوانتومی که در طبیعت وجود ندارد ایجاد کنیم، هیجان زده شدم. این فکر که قوانین پایه‌ای فیزیک را برای قوی‌تر شدن رمز نگاری اعمال کنیم واقعا مرا جذب خود کرد. امروز، گروه مشخصی از شرکت‌ها و آزمایشگاه‌های جهانی، شامل شرکت من، مشغول کامل کردن این فناوری در کاربرد‌های عملی هستند. ما حالا از کوانتوم برای مبارزه با کوانتوم استفاده می‌کنیم. “
رمزنگاری – اعداد تصادفی – علوم کوانتوم – الگوریتم – RSA – رایانه کوانتومی – کلید رمز – شبه تصادفی – انتقال کلید – تصادفی – کلید کوانتومی
بیشتر بدانیم: روبوگامی >>
مثالی برای پروسه ارسال اطلاعات
رمزنگاری و ارسال اطلاعات پرویه است چند مرحله ای که برای توضیح این امر با مثالی آن را بیان می کنیم. فرض کنید کیفی پر از مدارک خیلی مهم دارید که می‌خواهید برای دوستتان جیمز باند بفرستید. چون مدارک فوق سری هستند، از یک کیف پیشرفته استفاده می‌کنیم. که قفل ترکیبی خاصی دارد که وقتی که بسته است، تمامی متن‌های مدارک را به عدد‌های تصادفی تبدیل می‌کند. پس مدارک را داخل کیف می‌گذارید و قفلش را می بندید. در همین موقع مدارک تبدیل به عدد‌های تصادفی می‌شوند و بعد کیف را برای جیمز می‌فرستید. وقتی که کیف در راه است با او تماس می‌گیری و کد را به او می‌دهی. وقتی که کیف را گرفت، کد را وارد می‌کند، مدارک بازگشایی می‌شوند.
اما این مثال سه موضوع مهم را در رمزنگاری نشان می‌دهد. کد، که نامش را کلید رمز می‌گذاریم. می‌توانید آن را مانند رمز ورود تصور کنید. تماسی که با جیمز گرفته شد تا کلید را به او بدهید تا قفل را باز کند. به این تبادل کلید گفته می‌شود. این روشی است که مطمئن می‌شوید که کلید رمز را به شکلی ایمن رسانده‌اید. و در آخر قفل، که مدارک را کدگذاری یا باز می‌کند به آن آلگوریتم رمزنگاری می‌گوییم. با استفاده از کلید، متن را در مدارک کد گذاری می کنیم تا به صورت اعدادی تصادفی درآیند. یک آلگوریتم خوب کد گذاری را به صورتی انجام می‌دهد که بدون کلید بازگشایی بسیار سخت باشد.
چیزی که رمزنگاری را اینهمه مهم می‌کند این است که اگر کسی کیف را قاپید و باز کرد بدون کلید رمز و الگوریتم رمزگذاری، نتواند مدارک را بخواند. آنها به چیزی بیشتر از یک دسته عدد تصادفی شبیه نخواهند بود. بیشتر سیستم های امنیتی وابسته به راهکار امنی برای انتقال کلید هستند تا کلید رمز را به محل صحیح انتقال دهند. اگرچه، رشد سریع قدرت رایانه‌ها بعضی روش‌های انتقال کلید امروزی را در معرض خطر قرار می‌دهد.
رمزنگاری – اعداد تصادفی – علوم کوانتوم – الگوریتم – RSA – رایانه کوانتومی – کلید رمز – شبه تصادفی – انتقال کلید – تصادفی – کلید کوانتومی
بیشتر بدانیم: مریخ >>
روش رمزنگاری RSA
یکی از روش‌های امروزی که خیلی استفاده می‌شود، روش ” RSA ” است. وقتی که در ۱۹۷۷ اختراع شد، تخمین زده شد که ۴۰ کوادریلیون سال طول می‌کشد تا کلید ۴۲۶ بیتی RSA را بشکنیم. در سال ۱۹۹۴، فقط ۱۷ سال بعد، کد شکسته شد. همانطور که رایانه‌ها قوی و قوی‌تر می‌شدند، باید کد‌های بزرگ و بزرگتر استفاده شود. امروزه ما معمولا از ۲۰۴۸ یا ۴۰۹۶ بیت استفاده می‌کنیم. همانطور که می‌بینید، کد ساز‌ها و کد شکن‌ها در یک جنگ مداوم مشغول اند تا همدیگر را فریب دهند. و وقتی که رایانه‌های کوانتومی در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده وارد شوند، آنها ریاضیات پبشرفته را حتی سریعتر خواهند شکست که زیرساخت بسیاری از سیستم‌های رمزنگاری امروز ماست. در حقیقت، رایانه کوانتومی ممکن است قلعه امنیتی موجود ما را تبدیل به خانه‌ای پوشالی کنند و ما باید راهی برای دفاع از قلعه‌مان پیدا کنیم.
رمزنگاری – اعداد تصادفی – علوم کوانتوم – الگوریتم – RSA – رایانه کوانتومی – کلید رمز – شبه تصادفی – انتقال کلید – تصادفی – کلید کوانتومی
بیشتر بدانیم: بورچین >>
پیشرفت علوم و مهندسی و خطرات ناشی از آن برای رمزنگاری
در سالهای اخیر بخش رو به رشدی از تحقیقات، بدنبال استفاده از اثرات کوانتومی در تقویت رمزنگاری است و در این راستا پیشرفت‌های هیجان انگیزی بوجود آمده است. سه موضوع مهم در رمزنگاری را بیاد بیاورید، کلید‌های با کیفیت بالا، جابجایی امن کلید و الگوریتم‌های قدرتمند. پیشرفت‌های علوم و مهندسی دو تا از سه جزء یاد شده را در خطر قرار داده است. اول از همه، به کلیدها می پردازیم. اعداد تصادفی، زیرساخت کلید‌های رمزنگاری هستند. اما امروزه، آنها واقعا تصادفی نیستند. هم اکنون، ما کلید‌های رمز را با استفاده از دنباله‌های اعداد تصادفی که نرم افزار تولید می‌کند می‌سازیم. که به آنها اعداد شبه-تصادفی می‌گویند. اعدادی که توسط یک برنامه یا یک دستور ریاضی تولید می‌شوند دارای، بعضی الگوهای نامحسوس در خود هستند. هرچقدر کمتر تصادفی باشند یا به زبان علمی، هر قدر آنتروپی کمتری داشته باشند، پیش‌بینی آنها آسان تر است.
مجموعه منتخبی از دانشگاه‌ها و شرکت‌ها در اطراف جهان بر ساختن مولد‌های اعداد تصادفی واقعی، متمرکزند. در شرکت آقای ویکرام، مولد‌های اعداد تصادفی کوانتومی روی یک میز دو متر در یک متر نوری به وجود آمد. بعدا توانستد آن را تا اندازه یک جعبه سرور کوچک کنند. امروزه، به اندازه یک کارت پی سی آی داخل رایانه کوچک شده است. این سریعترین مولد واقعی اعداد تصادفی در جهان است. با کمک اندازه گیری، تاثیرات کوانتومی یک میلیارد عدد تصادفی را در ثانیه تولید کند، که امروزه برای بهبود امنیت در سرویس دهنده‌های ابری، بانک‌ها و سازمان‌های دولتی در سراسر جهان استفاده می‌شود.
اما حتی با یک مولد واقعی اعداد تصادفی، ما هنوز دومین تهدید امنیت سایبری را داریم. مشکل نقل و انتقال امن کلید است. شیوه‌های موجود انتقال کلید نمی‌تواند در برابر رایانه کوانتومی مقاومت کند. راه حل کوانتومی این مسئله، توزیع کوانتومی کلید یا QKD نام دارد، که از یک ویژگی غیر عادی بنیادی در کوانتوم مکانیک استفاده می‌کند. در ادامه با مثالی این قابلیت توضیح داده خواهد شد.
فرض کنید که بخواهید کد قفل را دوباره به جیمز باند انتقال دهید. این بار، بجای زنگ زدن برای دادن کد به جیمز، ما از ویژگی‌های کوانتومی یک لیزر برای انتقال کد استفاده می‌کنیم و آن را از طریق یک فیبر نوری استاندارد برای جیمز می فرستیم. فرض می‌کنیم «دکتر نو» بخواهد این انتقال را هک کند. خوشبختانه، تلاش دکتر نو برای دزدیدن کلید‌های کوانتومی در حین انتقال آثاری باقی می‌گذارد که تو و جیمز می‌توانید آن را آشکار کنید. این اجازه می‌دهد تا کلید‌های لو رفته دور انداخته شوند. کلید‌هایی که حفظ شده‌اند می‌توانند برای حفاظت قوی اطلاعات استفاده شوند. و چون امنیت بر پایه اصول بنیادین فیزیک است، یک رایانه کوانتومی یا در واقع هیچ ابر رایانه‌ای در آینده نمی‌تواند آن را بشکند.
ویکرام و گروهش با دانشگاه‌های پیشرو و بخش دفاعی همکاری می‌کنند تا این فناوری را برای نسل آتی و تولید محصولات امنیتی، کامل کنند. برای عملکرد صحیح اجتماع ما در جهان اینترنت اشیاء، اعتماد به سیستم‌هایی که این دستگاه‌ها را مرتبط می‌کنند حیاتی است. ما معتقدیم که نقش فناوری‌های کوانتوم در ایجاد این اعتماد اساسی است، و ما را قادر به بهره برداری کامل از این نوآوری‌ها می‌کند که می‌تواند زندگی‌مان را پربارتر کند.
برگرفته از وب سایت : TED
ثبت ديدگاه