ترسل خدمات التشفير الرسالة الصحيحة إلى محللي الشفرات الكمومية | جون نوتون
أ شبح يطارد عالمنا المتصل بالشبكات. إنه احتمال أجهزة الكمبيوتر الكمومية. هذه هي الآلات التي تستغل بعض الخصائص الغريبة للجسيمات دون الذرية بطرق تجعلها أقوى بشكل كبير من أجهزة الكمبيوتر التي نستخدمها اليوم.
تعتمد أجهزة الكمبيوتر الحالية على معالجة البتات الرقمية التي يمكن أن تكون إما 1 (تشغيل) أو 0 (إيقاف). في المقابل، تعمل الآلات الكمومية باستخدام الكيوبتات، والتي يمكن تشغيلها وإيقافها في وقت واحد. (نعم، أعلم أن هذا قد يبدو جنونيًا، لكن الكثير من الفيزياء دون الذرية ينطبق أيضًا على الشخص العادي). يصعب بناء مثل هذه الآلات، ولكن يوجد بالفعل حوالي 80 آلة صغيرة الحجم أو نحو ذلك، مع أعداد للكيوبت تتراوح من من خمسة إلى 400. لذا فإن هذا الوجود الطيفي الذي يلوح في الأفق بدأ يكتسب وزنًا. وإذا وجد الباحثون طريقة لتوسيع نطاق هذه الآلات بشكل موثوق، فسنكون قد انتقلنا إلى منطقة مجهولة.
لماذا؟ في الأساس، لأننا أصبحنا كائنات متصلة بالشبكات، ومع انتقال حياتنا وصناعاتنا إلى الإنترنت، أصبحت جميع اتصالاتنا عرضة للمراقبة والتلاعب من قبل الجهات الفاعلة السيئة، العامة والخاصة. ولمواجهة ذلك، قمنا بتطوير أنظمة تشفير شاملة لجعل اتصالاتنا – سواء كانت شخصية أو تجارية – أكثر أمانًا.
والأداة الرئيسية لتوفير هذه الحماية هي تقنية تسمى تشفير المفتاح العام. تم تصميم هذا المفتاح في الأصل من قبل المهندس البريطاني وعالم التشفير جيمس إليس في GCHQ في عام 1970، لكنه لم يدخل المجال العام إلا في عام 1976، عندما توصل نظيراه الأمريكيان ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان إلى طريقة عملية لإنشاء مفتاح مشترك عبر اتصالات مفتوحة. القناة دون استخدام رمز سري تمت مشاركته مسبقًا. تم بعد ذلك إضفاء الطابع الرسمي على هذا النهج من قبل ثلاثة علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهم رونالد ريفست، وآدي شامير، وليونارد أدلمان، وأصبح خوارزمية RSA (استنادًا إلى الأحرف الأولى من ألقابهم).
تعمل أنظمة المفتاح العام على ما يسميه علماء الرياضيات “الوظائف ذات الاتجاه الواحد”. بالنسبة إلى RSA، فهو الضرب. من السهل ضرب الأعداد، لكن من الصعب تحليلها. وإذا كانت الأعداد الفردية أعدادا أولية كبيرة جدا، فإن استنتاج العاملين اللذين أنتجهما يصبح سريعا جداً صعب. في نظام RSA، يصبح الرقم الكبير هو المفتاح العام للفرد، والذي يمكن إصداره لأي شخص (على سبيل المثال، في تذييل البريد الإلكتروني)، ويصبح أحد الأعداد الأولية مفتاحه الخاص. يقوم أي شخص يرغب في التواصل معهم بشكل آمن بتشفير رسالتهم باستخدام المفتاح العام. ولكن نظرًا لأن المستلم فقط هو الذي يعرف المفتاح الخاص، فإن فك التشفير يكون سهلاً.
في أنظمة التشفير العملية (مثل تلك التي تقوم بتأمين Signal وTelegram وWhatsApp وiMessage وما إلى ذلك)، تحدث كل هذه الأشياء بشكل غير مرئي، من خلال الحساب. ما يجعلها آمنة هو أن المفتاح العام، لجميع المقاصد والأغراض، غير قابل للاختراق من خلال حوسبة القوة الغاشمة. لقد رأيت أحد التقديرات حول المدة التي سيستغرقها الكمبيوتر العملاق في عصر 2019 لكسر مفتاح 256 بت في تريليونات السنين!
لذا فإن أمن عالمنا المتصل بالشبكات يعتمد بشكل أساسي على عدم قدرة أجهزة الكمبيوتر على كسر أنظمة التشفير التي نستخدمها. لفترة طويلة، كانت تلك فكرة مريحة. لكن ظهور الحوسبة الكمومية أدى إلى تقويض هذا الشعور بالرضا عن النفس إلى حد ما. يمكن لآلة كمومية كبيرة أن تقوم بعمل بسيط في مهمة تهزم حتى الكمبيوتر العملاق التقليدي. والأسوأ من ذلك هو أنه من المحتمل أن بعض الجهات الفاعلة السيئة تقوم بالفعل بتخزين الرسائل المشفرة تحسبًا للقدرة على فكها عند وصول آلة كمومية مناسبة.
والسؤال الملح إذن هو متى قد تصل تلك اللحظة. في الوقت الحاضر، لا أحد يعرف حقا. إنه يشبه إلى حد ما الاندماج النووي. يدعي المبشرون الكميون أنه لا يبعد سوى بضع سنوات. في النهاية، يعتقد بعض المراقبين أن الأمر قد يستغرق أكثر من 30 عامًا، وهناك متشككين يجدون الفكرة برمتها غير قابلة للتصديق. ولكن لم يمض وقت طويل منذ أن اعتقد الناس أن النماذج اللغوية الكبيرة كانت في السماء. لذلك قد يكون من الحكمة عدم الشعور بالرضا عن النفس أكثر من اللازم.
وهذا بالتأكيد هو الرأي الذي اتخذته شركة Signal، وهي إحدى الشركات التي تقدم خدمة الرسائل المشفرة التي أستخدمها أنا والعديد من زملائي. يقول منشور حديث على مدونة Signal: “لسنا في وضع يسمح لنا بالحكم على الجدول الزمني الأكثر ترجيحًا، ولكننا نرى خطرًا حقيقيًا ومتزايدًا مما يعني أننا بحاجة إلى اتخاذ خطوات اليوم لمعالجة الاحتمال المستقبلي لوقوع كارثة”. يتم إنشاء كمبيوتر كمي كبير بما يكفي.
يستخدم العاملون في Signal إحدى خوارزميات التشفير ما بعد الكمي الأربع التي اختارها المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا لمقاومة الهجمات التي تشنها أجهزة الكمبيوتر الكمومية، ولكن بدلاً من استخدامها لاستبدال نظام تشفير المفتاح العام الحالي الخاص بهم، إنهم يضعون الخوارزمية الجديدة فوق ما لديهم بالفعل. ويقولون: “إننا نعمل على تعزيز أنظمة التشفير الحالية لدينا، بحيث يتعين على المهاجم كسر كلا النظامين من أجل حساب المفاتيح التي تحمي اتصالات الأشخاص”. وسيتم طرح هذا النظام المعزز لجميع المستخدمين في الأشهر القليلة المقبلة.
يبدو من الحكمة. “الحزام والأقواس” هكذا كان سيصفه جدي. ولم يسقط بنطاله قط.
ما كنت أقرأ
جيدة بشكل مخيف
عمود بريان ميرشانت لـ لوس أنجلوس تايمز من شهر مارس من هذا العام، هل تخاف من الذكاء الاصطناعي؟ إن الشركات الناشئة التي تريدك أن تكون، هي الأكثر ثاقبة.
نظام التشغيل أندرويد
ماذا لو كانت الروبوتات لطيفة جدًا أثناء سيطرتها على العالم؟ هي مقالة مثيرة للاهتمام ومبتكرة في سلكي بواسطة فيرجينيا هيفرنان.
هنا فقط من أجل البيرة
مقالة تأملية لطيفة كتبها كيفن مونجر على منصة Crooked Timber هي مأساة ستافورد بير، حول عبقرية المنظر البريطاني ورائد علم التحكم الآلي الإداري الذي تم التقليل من شأنه.
