پنج شنبه 9 بهمن 1399

بنیاد ملی نخبگان

بنیاد نخبگان استانها

بنیاد نخبگان استانها

پیوندها

سیستم‎های رمزنگاری متحول می‌شوند

به گفته متخصصين فيزيک کوانتوم، استفاده از کامپيوتر‌هاي کوانتمي الگوريتم‌هاي کدگذاري امروزي را به خطر مي‌اندازد و اگر چنين اتفاقي بيفتد، تبعات آن براي تمام دنيا فاجعه‌بار خواهد بود.

رمزها امنيت ديجيتالي را تامين مي‌کنند؛ از سيستم‌هاي خريد آنلاين و ايميل تا حتي مدارک طبقه‌بندي شده دولتي. به گفته متخصصين فيزيک کوانتوم، استفاده از کامپيوتر‌هاي کوانتمي الگوريتم‌هاي کدگذاري امروزي را به خطر مي‌اندازد و اگر چنين اتفاقي بيفتد، تبعات آن براي تمام دنيا فاجعه‌بار خواهد بود.

پایگاه اطلاع‌رسانی بنیاد ملی نخبگان: ماشين‌هايي که انقلابي به پا خواهند کرد، کامپيوترهاي کوانتومي هستند. احتمالا تا يک دهه آينده براي ديدن يکي از آن‌ها بايد صبر کنيم؛ سيستم‌هايي که به‌آساني مي‌توانند پيچيده‌ترين الگوي کد‌گذاري را بشکنند. رمزها امنيت ديجيتالي را تامين مي‌کنند؛ از سيستم‌هاي خريد آنلاين و ايميل تا حتي مدارک طبقه‌بندي شده دولتي. به گفته متخصصين فيزيک کوانتوم، استفاده از کامپيوتر‌هاي کوانتمي الگوريتم‌هاي کدگذاري امروزي را به خطر مي‌اندازد و اگر چنين اتفاقي بيفتد، تبعات آن براي تمام دنيا فاجعه‌بار خواهد بود.

امنيت سايبري در حال حاضر به دو الگوي رمزنگاري وابسته است؛ RSA (اين اسم بر اساس نام مخترعين اين سيستم انتخاب شده) که بر پايه ريشه‌هاي دو عدد اول بزرگ‌ کار مي‌کند و ECC (رمزنگاري بر پايه منحي بيضوي‌شکل) که در ساختار جبري نقاط روي يک منحني ريشه دارد. هر دو سيستم کليدهايي باز يا عمومي و همچنين کليدهايي سري، بسته يا خصوصي مرتبط با آن ايجاد مي‌کنند که داده‌ها به کمک آن‌ها کدگذاري مي‌شوند و - به عنوان مثال - کامپيوتر شما مي‌داند که اين مايکروسافت يا مک‌کافي است که براي نرم‌افزار‌هاي داخلي رايانه شما آپديت مي‌فرستد.

شکستن اين رمزها با استفاده از کامپيوترهاي معمولي امروزي ممکن است هزاران سال طول بکشد زيرا کارکرد آن‌ها بر پايه انجام يک عمل پس از ديگري به کمک بيت‌هاي صفر و يک است. اين الگوي کارکرد در رايانه‌هاي کوانتومي دچار تغيير انقلابي شده است؛ آن‌ها مي‌توانند مجموعه‌اي از هزاران عمل را همزمان با کمک کبيت‌ها (qubit) انجام دهند. اين مکانيسم بر پايه اصل برهم‌نهي (superposition) فيزيک کوانتوم است. به بيان ساده‌تر، کبيت مي‌تواند در هر زمان هم صفر باشد هم يک. با داشتن حجم کافي از کبيت‌ها يک کامپيوتر کوانتومي مي‌تواند سيستم‌هاي رمزنگاري امروزي را در چند دقيقه يا حتي چند ثانيه بشکند.

چندي پيش ادوارد اسنودن، کارمند سابق نهادهاي اطلاعاتي آمريکا، افشا کرد که 80 ميليون دلار از بودجه سازمان ملي امنيت آمريکا براي پروژه‌اي به نام «ورود به اهداف سخت» و انجام پژوهش به منظور ساخت يک کامپيوتر کوانتومي اختصاص يافته است. اگرچه سازمان NSA هم مانند بسياري ديگر تا حداقل يک دهه آينده به چنين سيستمي دسترسي نخواهد داشت، به هر حال خبرهايي از اين دست سبب نگراني‌هايي در مورد امنيت سايبري و سيستم‌هاي رمزنگاري مي‌شود و مي‌توان حدس زد که در گوشه و کنار دنيا سازمان‌ها يا افرادي به دنبال دسترسي سريع‌تر به اين نوع سيستم رايانه‌اي هستند.

برخي دانشمندان شک دارند که کامپيوترهاي کوانتومي به اندازه کافي قدرتمند باشند و معتقدند توانايي به خطر انداختن امنيت سيستم‌هاي امروزي هيچ‌گاه به دست نمي‌آيد. البته نه به علت اين‌که در اين زمينه تلاش نمي‌شود بلکه دليل آن جنبه‌هاي مثبت اين فناوري آينده است. ابزارآلات کوانتومي مي‌توانند اطلاعات را به روش‌هايي جديد پروسه کرده و مشکلات را موثرتر و سريع‌تر حل کنند؛ تهيه داروهاي جديد يا پيش‌بيني بهتر الگوهاي هواشناسي همه از نتايج استفاده از اين تکنولوژي هستند. دولت‌هاي مسئول به بهبود وضعيت کشورشان با کمک رايانه‌هاي کوانتومي هم علاقه‌مند خواهند بود. رقابت بين اقتصادها سبب مي‌شود آن‌ها دست روي دست نگذارند تا ديگران از مزاياي کامپيوترهاي کوانتومي کمال استفاده را ببرند.

به هر روي، نگراني‌ها بابت امکان شکسته شدن سيستم‌هاي رمزنگاري‌ علاقه به پژوهش را در دو زمينه توسعه داده است: اول سيستم رمزنگاري کوانتومي که جايگزين مکانيسم‌هاي ساده امروزي مي‌شود و دوم نوعي روش جديد براي کدگذاري داده‌ها بر اساس مسائل رياضي که به اندازه کافي پيچيده‌اند و حتي کامپيوترهاي کوانتومي هم قادر به رمزگشايي آن‌ها نخواهند بود.

جهش کوانتومي

سيستم رمزنگاري کوانتومي از مفاهيم پژوهشي به واقعيت تجاري تبديل شده است. حدود يک سال پيش يک موسسه غيرانتفاعي تحقيقي به نام بتل (Battelle) را با همکاري يک شرکت امنيت سايبري سوييسي به نام
 ID Quantique (اولين شبکه تجاري غيرقابل هک در آمريکا) انجام دادند. براي اتصال دفتر مرکزي موسسه بتل در کلمبوس ايالت اوهايو به يک دفتر ديگر در دوبلين همان ايالت شبکه‌اي به کمک سيستم رمزنگاري QKD (quantum key distribution) ابداع شد. اساس کارکرد در اين سيستم به صورتي است که اگر فعاليتي براي هک و نفوذ به آن انجام گيرد، الگوي کليدها تغيير مي‌يابد و به کل سيستم اخطار داده مي‌شود. به اين مثال ساده‌تر توجه کنيد. تصور کنيد آليس تصميم مي‌گيرد براي باب اطلاعاتي را بفرستد.

کامپيوتر آليس به کمک ليزر فوتون‌هايي را به سمت کابل داده شليک مي‌کند. قبل از انتقال، اين فوتون‌ها از دو فيلتر مي‌گذرند. چهار حالت از ديدگاه قطبيت وجود خواهد داشت که نيمي به معناي يک و نيم ديگر صفر خواهند بود. کامپيوتر باب قطبيت فوتون‌‌ها را پس از گذر آن‌ها از فيلترهايي يکسان اندازه‌گيري مي‌کند. هر فيلتر فقط به نيمي از فوتون‌هاي قطبي اجازه عبور مي‌دهد. با ارتباط بين دو کامپيوتر، تجهيزات باب و آليس مي‌دانند که از کدام فيلترها استفاده مي‌کنند در نتيجه کامپيوتر باب فوتون‌هايي را دريافت مي‌کند بدون اين‌که قطبيت آن‌ها را اعلام کرده باشد. به اين ترتيب، نوعي سيستم منحصر به فرد بين اين دو کامپيوتر شکل مي‌گيرد که منحصر به آن دو و در همان زمان است.

 اگر در بين راه نفر سومي سعي کند به فوتون‌ها و کليد آن‌ها دسترسي يابد، قوانين فيزيک کوانتوم نقشه‌هاي او را از بين مي‌برند. قطبيت فوتون‌هاي ارسالي از کامپيوتر آليس تا زماني که باب آن‌ها را دريافت نکرده است، روشن نيست. دستيابي به اين فوتون‌ها در وسط راه سبب ايجاد خطا و تغيير الگوي کليد مشترک مي‌شود و به اين ترتيب وجود هک هم شناسايي مي‌شود. اين سيستم‌ها گران‌قيمتند؛ حدود 50 درصد بيشتر از روش‌هاي متداول. مشتريان اوليه اين سيستم بانک‌ها و سازمان‌هاي دولتي هستند اما در نهايت با بزرگ‌تر شدن بازار و همه‌گيري آن، قيمت کاهش مي‌يابد در نتيجه کاربران خانگي هم در آينده نزديک از چنين سيستم‌هايي استفاده خواهند کرد.

رمزنگاري 0/2

همراه با سيستم QKD چهار متد ديگر هم به عنوان جايگزين‌ سيستم‌هاي RSA و ECC براي ايجاد امنيت سايبري مطرح شده‌اند. اين روش‌هاي پساکوانتومي براي به رمز درآوردن داده‌ها در کامپيوترهاي کوانتومي به اندازه سيستم‌هاي کنوني براي رايانه‌هاي متداول پيچيده و رمزگشايي آن‌ها به روش مشابه به سال‌ها زمان نيازمند است. روش رمزنگاري اول بر پايه يافتن نقطه‌اي در نزديک‌ترين فاصله با يک نقطه مشخص در يک شبکه يا مجموعه‌اي از نقاط در يک فضاست. روش دوم از تئوري‌هاي خطا و تصحيح براي ايجاد کليدهاي عمومي استفاده مي‌کند؛ يک دريافت‌کننده کدي را در اختيار دارد که مجموعه بزرگي از خطاهاي عمدي را براي نامفهوم شدن داده‌ها در يک رشته ارائه مي‌دهد، داده‌ها را تصحيح و داده صحيح را استخراج مي‌کند. در روش سوم از محاسبات چندمتغيره که بر اساس تعدادي معادله دشوار جبري حل مي‌شود براي رمزنگاري بهره گرفته مي‌شود. در روش چهارم نيز از کليد‌هاي کوتاه عمومي و خصوصي و رشته‌هاي بلند بيت استفاده مي‌شود.

محقق شدن اين سيستم‌هاي جديد رمزنگاري زمان مي‌برد و مقايسه بين آن‌ها براي يافتن بهترين و مطمئن‌ترين راه به پژوهش‌هاي بيشتر نيازمند است. به علاوه، چالش معرفي سيستم‌هاي جديد و پيکربندي مجدد دستگاه‌ها براي کار با آن‌ها هم خود قسمتي از کار است. شرکت‌ها ممکن است تا زماني که کامپيوترهاي کوانتومي به صورت مفهومي - و نه واقعي - باشند، از به‌روزرساني ابزارآلات خود طفره بروند. اما به هر حال کار از محکم‌کاري عيب نمي‌کند. تقويت امنيت ديجيتال با استفاده از روش‌هاي جديدتر و امن‌تر رمزنگاري امري واجب است که به سود همگان تمام خواهد شد.

منبع: ماهنامه دانش بنیان

تاریخ انتشار : 1395/03/23
کد : 70649
تعداد بازدید: 320

    تمامی حقوق متعلق به این سایت برای بنیاد ملی نخبگان محفوظ می باشد
آدرس: خیابان آزادی- بین خیابان نواب و رودکی- جنب کوچه طاهرنیا- پلاک 209 تلفن: 63478000 - 09601