RSS
 

Квантовая криптография (Дополнение SSH)

26 Дек

Сегодня решил посвятить пост очень далёкому будущему. Это будущее непосредственно будет содержать возможность защиты информации на использовании 128 , 96 , 234 , 343 … битных ключей, и с использованием свойства неопределённости из квантовой механики. И тогда все вебмастера смогут спать спокойно. Так как уже пароль от админки ,управления блогом, форумом, сайтом не удастся увести.

Криптография – это наука передачи сообщения в закодированном виде. В результате эта информация, передаваемая таким образом не доступна ни кому более. Сейчас я остановлюсь непосредственно на том, как свойства квантовой системы могут быть использованы для шифрования. Для того, чтобы передать любое сообщение- оно должно быть закодировано в некоторой форме.

Сообщение в моём блоге кодируется буквами и знаками препинания. В этом случае я рассчитываю передать информацию людям,владеющим русским языком. В момент написания этого поста буквы, фигуры и символы, рисунке представлены «1« и «0«. Таким образом сообщение представляет собой набор символов «1« и «0«, и система которая может находиться в двух определённых состояниях  может быть представлена набором единиц и нулей.

Эта процедура сейчас используется в цифровой электронике при передаче сигнала. И это осуществляется посредством импульсов различного размера.

Суть криптографии состоит в том, чтобы сообщение было понятно только посылающей и принимающей сторонам, и была бессмысленно для  3 стороны. Это достигается обработкой сообщения с использованием процедуры , известной как ‘cypher’ шифр

, который может быть прочитан с использованием ключа key .Раньше ключи формировались в форме блоков книг с кодами.Но современная криптография использует математические процедуры, которые используют сравнительно небольшие коды, несколько тысяч бит в длину.

Например сообщение M может быть закодировано через E, с использованием следующего алгоитма
Где правая часть означает, что число M возводится в степень s и ответ представляется как число , по основанию c. Если c является результатом двух основных числе (p и q), можно показать ,что сообщение можно декодировать как

Здесь t -является простой функцией p и q. Естественно p и q сохраняют секрте, а все остальные величины могут передаваться публично. Если с достаточно велико, подбор кода для основных факторов p и q будет приводить к использованию быстрого компьютера на чрезвычайно длительный срок (больше миллиона лет , если c около 1000 бинарных знаков). Как будет показано дальше , эту проблему факторизации может решить квантовый компьютер.

Дальше я опишу непосредственно метод, при помощи которого оба будут знать информацию, которую никто со стороны распознать не сможет. Таким образом они оба могут следовать одному и тому же процессу кодирования, даже если они не знают точно , что происходило непосредственно до передачи. Это и является тем волшебством, которое и используется в квантовой механики. Ничего никому неизвестно , а работает…)
Передатчик назовём его Алисой может передать сообщение приёмнику , который мы назовём Паша. в форме потока фотонов, с подходящим направлением поляризации. Положим, что горизонтальное направление поляризации (H) передаёт сигнал 0, и вертикальное (V) 1.Однако нет очевидных причин тому, что сообщение должно быть перехвачено подслушивающим заинтересованным лицом Максим (он всегда мешает Паше и Алисе) и быть переданным дальше Паше. При этом никто и не узнает , что сообщение было перехвачено. Мы можем избежать этого использованием специфических квантовых свойств частицы.
Первый протокол , основанный на использовании был предложен в конце 1980 года. Основаная идея состоит в том, что Алиса вместо того, чтобы посылать только H и V фотоны, посылает последовательность H / V в которой поляризованность направлена под углом либо 45 либо -45 градусов.  Какую ориентацию использует Алиса  выбирается случайно .Когда Паша детектирует фононы он также переключает свою аппаратуру от H/V к +-45 градусам случайно .Но он фиксирует тот режим , в котором он фиксирует информацию и резлуьтат наблюдения сигнала. (0 или 1 соответсвенно).

Алиса и Павел открыто говорят друг другу какую последовательность они использовали и сбрасывают результаты , которые не были теми же самыми. Остаток состоит из набора чисел, чьи значения они оба знают и которые они могут использовать, чтобы кодировать или декодировать открыто посланное сообщение.

Теперь мы рассмотрим интервенцию со стороны Максима (хакера). Он может перехватить фотоны посланные Алисой , но у него нет представления ориентацию направления поляризации которую использовала Алиса. Самое простое , что он может сделать – это случайно угадать , какую ориентацию могла быть использована для обычного фотона. Настроить свою аппаратуру на использованием в новом режиме, записать результат и переслать их Паше. В среднем , Максим угадает половину результатов, но это только 50% вероятность того, что у Паши будет такой же результат.

В результате половина фотонов будут переданы с неверной ориентацией. Около половины будут декодированы обратно в биты, которые будут обратные тем, что посылал Алиса. И в результате у Паши и Алисы не будет больше возможности декодировать сообщение друг друга. И в результате они засекли присутствие подслушивающего устройства на линии.

Этот протокол – удачен так как результат будет меняться от квантового измерения.

Хотя и сейчас расшифровать ключи SSH практически невозможно. Но вот я заметил интересный момент, если в сети есть комп использующий простой ФТП – это уже уязвимость всей сети. А здесь идёт разговор о факте наблюдения. Т.е. стоит кому-либо просто прослушивать сообщения , всё равно результат переданной информации останется неизвестным из-за пресловутой принципа неопределённости Квантовой механики и того, что факт наблюдения величины влияет на результат.

Теперь даже если предположить , что вся информация прошла через наглеца Максима без изменений. Он оказался очень удачливым и угадал все случайные последовательности. Даже в этом случае результирующая информация окажется неизвестной Максиму. Кроме того,то что Максим прочитал сообщение всё равно будет замечено. И его присутствие на линии приводит к безполезности канала передачи информации. Есть методы , которые могут быть использованы для борьбы с этим нарушением канала . В результате например Алиса и Паша могут общать с использованием публичных каналов, но с использованием ключа более короткого, чем обычный SSH ключ, но с ничтожной вероятность определения его.

По сравнению со случаями , описанными выше, квантовая криптография была осуществлена экспериментально. Передача секретного ключа была осуществлена на расстояниях в 20 км посредством передачи совокупности поляризованных фотонов по обычному оптическому волокну.

Таблица 1. Свойства обычного набора 12 фотонов, проанализированного аппаратурой описанной выше .Звёздочка  в последней колонке отвечает случаю, когда результаты  вмешательства Максима приводят к неверной последовательности на стороне ПШИ. (AS настройки Алисы,PA- поляризация высылаемая Алисой, AM – сообщение Алисы, BS- настройки Паши, BR-резльтат на стороне Паши, AR- принято/отклонено (здесь влияет непосредтсвенно вмешательство Максима),K- общий ключ, PE -поляризация фотонов посланная Максимом ) Эта таблица иллюстрирует принцип обработки простого сигнала.

Ниже приведено видео разъясняющее описанное выше. Эта тема достаточна сложна для быстрого понимания.

В целом проблема взломов более чем актуальна в наше время. А когда имеешь дело с совокупность хостингов и сайтов – такие вопросы более чем актуальны. Квантовая криптография – это перспектива будущего. Но в целом когда эта технология станет достаточно дешёвой- возможно ключи от SSH коннектов будем передавать именно так.
Вообще как я заметил SEO – превращается уже в целую науку зарабатывать. Так же наверное появляются скоро и программы обучающие продвижению сайтов. Так же будут развиты методики приводящие к понижению в позициях конкурентов.

Поэтому для людей непосредственно зависящих от сохранности своих сайтов и информации передаваемой между собой, новые методы защиты будут пользоваться особой популярностью.

Google Bookmarks Reddit Technorati Yahoo My Web БобрДобр.ru Memori.ru МоёМесто.ru
 

Прокомментировать

 
 
 
Система Orphus

Enter your email address:

Delivered by FeedBurner

.