Создан надежный генератор случайных чисел для шифрования: принцип работы!


Генераторы случайных чисел (ГСЧ) – ключевые компоненты систем шифрования, используемых в различных сегментах информационных технологий. Однако до сих пор создание последовательностей чисел полностью независимых друг от друга (в этом и состоит «случайность») является сложной проблемой, поэтому для соблюдения корректности, исходя из достигнутых на сегодняшний день технических возможностей, математики говорят о генерации «псевдослучайных» чисел – последовательностей, в которых числа «почти» независимы друг от друга, то есть подчинены «почти» равномерному закону распределения.


Однако всем криптографам давно понятно, что указанные «почти» – это именно та деталь, в которой «кроется дьявол», позволяющий разрушить секретность любых шифровок. Поэтому не прекращаются разработки все новых и новых ГСЧ, которые все больше приближаются к строгому математическому определению «случайности». При этом даже если такой идеальный ГСЧ будет создан, нужно будет еще доказать, что он основан на использовании явления, имеющего абсолютно случайную природу. А такое доказательство не менее сложно, чем создание собственно генератора.

И вот учеными Института стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technology, NIST) недавно закончена разработка инновационного принципа работы генератора случайных чисел, основанного на вероятностных законах квантовой физики, использование которого гарантирует генерацию абсолютно случайной последовательности единиц и нулей. Главная особенность явлений и процессов квантовой физики – это фундаментальное соотношение неопределенности, устанавливающее предел точности одновременного измерения пары наблюдаемых величин. В этом соотношении заложена квантовая хаотичность, являющаяся абсолютной, поскольку принципиально невозможно определить статистические корреляции между моментом проведения измерения и результатом этого измерения.

На основе законов квантовой механики ученые NIST разработали систему, в которой источником хаотичности стало явление квантовой суперпозиции, заключающееся в том, что частица может находиться в двух квантовых состояниях одновременно, а определенность (в состоянии) достигается лишь в момент проведения измерений. Эту неопределенность ученые NIST «усугубили» тем, что задали измерение не состояния отдельной частицы, а уровня корреляции состояний суперпозиции двух запутанных фотонов света.

Результатом теоретических исследований, выполненных учеными NIST, стала компьютерная программа, основанная на использовании последовательностей случайных чисел, которые сгенерированы любым из известных сегодня ГСЧ. Эта программа анализирует все цепочки, входящие в данную последовательность и отбрасывает те, которые не удовлетворяют критериям, описываемыми законами квантовой физики. На выходе этой программы, обработавшей последовательность в 100 миллионов битов, получаются всего 1024 бита, показатель случайности которых близок к показателю идеально случайного ряда: вероятность «неслучайности» (зависимости чисел в последовательности) составляет несколько триллионных долей процента.

Так что есть надежда на то, что новый генератор действительно случайных числовых последовательностей (а не псевдослучайных) обеспечит возможность создания «невзламываемых» шифров.

См. также:

Комментарии

Рекомендуйте нас в соцсетях!

Популярные сообщения из этого блога

Кофемашина Krups KP 1002 (1006/1009) Nescafe Dolce Gusto не качает воду. Ремонт своими руками!

Цены на услуги хакеров. Почем сегодня стоит взлом?