Используя высокоуровневую теорию чисел и криптографию, исследователи переработали печально известный старый шифр, называемый кодом ранца, чтобы создать онлайн-систему безопасности, лучше подготовленную к будущим требованиям.Результаты были недавно опубликованы в журнале The Fibonacci Quarterly.Квантовые компьютеры рядом
Квантовые компьютеры работают на субатомном уровне и теоретически обеспечивают вычислительную мощность в миллионы, если не в миллиарды раз быстрее, чем компьютеры на основе кремния. Несколько компаний, включая Google, участвуют в гонке за разработкой квантовых компьютеров.«Интернет-безопасность не может сравниться с квантовым компьютером», — сказал Натан Хэмлин, инструктор и директор Учебного центра математики WSU.
Это может означать будущие проблемы для онлайн-транзакций, начиная от покупки книги на Amazon и заканчивая простой отправкой электронного письма.Хэмлин сказал, что у квантовых компьютеров не будет проблем с взломом существующих кодов безопасности, которые для защиты обменов полагаются на шифрование с открытым ключом.Вкратце, код с открытым ключом использует один открытый «ключ» для шифрования и второй частный «ключ» для декодирования. Система основана на факторинге невероятно больших чисел и до сих пор хорошо защищала компьютеры от хакеров.
Однако квантовые компьютеры могут очень быстро разложить эти большие числа на множители, сказал Хэмлин. Но такие проблемы, как код рюкзака, замедляют их.К счастью, многие из крупных утечек данных в последние годы являются результатом халатности сотрудников или взяток, а не взлома кода шифрования с открытым ключом, сказал он.Новый код открытого ключа
Стремясь защитить будущую онлайн-информацию, Хэмлин и бывший профессор математики Уильям Уэбб обратились к давно заброшенному шифровальному коду. Чтобы довести его до квантового уровня — и, возможно, использовать его в качестве нового типа шифрования с открытым ключом — исследователи впервые разработали новые системы нумерации для кода.
«Мы использовали альтернативные способы представления чисел», — сказал Хэмлин.По сути, они создали новые цифровые системы с гораздо большей сложностью, чем повседневные десятичные и двоичные системы общества.«Используя очень сложные числовые строки, мы создали новую версию кода ранца, который невозможно взломать обычными методами кибератак», — сказал Уэбб.
В результате Хэмлин и Уэбб считают, что переработанный код ранца может предложить жизнеспособную альтернативу шифрованию с открытым ключом с помощью квантовых вычислений.Код рюкзакаЗадача о рюкзаке — это теоретическая головоломка, восходящая по крайней мере к 1897 году, и ее очень трудно решить в самом общем виде.
«По сути, он спрашивает, есть ли у вас одно большое число (рюкзак) и много маленьких чисел (объектов), какое подмножество маленьких чисел (или объектов) идеально заполнит рюкзак? Эта концепция была использована для создания кода называется «код ранца», — пояснил Уэбб.«Код ранца был первоначально предложен в качестве инструмента для шифрования с открытым ключом в 1970-х годах, но он был взломан двумя разными методами, и люди потеряли к нему интерес», — сказал он.
Идея Уэбба извлечь его из хранилища сначала была интеллектуальным упражнением.«Рюкзак — это простой и элегантный код, но он был взломан», — сказал Уэбб. «Мы задавались вопросом, можно ли его исправить и перепроектировать, чтобы сделать его безопасным. Задача была интригующей».Хэмлин сказал, что они внесли исправления на фундаментальном уровне кода, которые устранили многие из его слабых мест.
По его словам, это позволяет блокировать более широкий спектр кибератак, в том числе те, которые используют сокращение базиса — один из методов декодирования, используемых для взлома исходного кода ранца.«Сокращение базиса — это большой молоток, который можно использовать против этого кода, и после тестирования мы считаем, что он безопасен против такого типа атак и может предложить альтернативный код для квантовых вычислений», — сказал Хэмлин.
Уэбб сказал, что, хотя он все еще нуждается в внешнем тестировании, переделанный код рюкзака обещает сделать будущие компьютерные онлайн-транзакции значительно более безопасными.«По сути, каждый раз, когда вы хотите отправить защищенное сообщение через Интернет, вам понадобится код открытого ключа.
Это еще один кандидат на полезный код», — сказал он.