Криптографы научились шифровать сообщения куском стекла

Ученые предложили способ улучшить защищенность шифра Вернама — использовать вместо электронных шифроблокнотов куски полупрозрачного стекла. Работа исследователей в виде препринта выложена в архиве Корнельского университета, ее краткое содержание приводит блог издания Technology Review.

Шифр Вернама является единственной системой шифрования, для которой доказана абсолютная криптографическая стойкость. Она, однако, соблюдается только в том случае, когда злоумышленник не может незаметно скопировать так называемый шифроблокнот — случайную последовательность символов, имеющуюся у отправителя и получателя. Поскольку хранящиеся в электронной памяти данные скопировать не составляет труда, ученые предложили использовать вместо набора символов физический носитель случайности — кусочки мутного стекла.

Кратко принцип нового метода шифрования заключается в том, что отправитель и получатель (Алиса и Боб) во время первой встречи формируют общий ключ, облучая кусочек мутного стекла изображением-паттерном (внешне оно напоминает QR-код). В результате отражения и преломления, характер которого индивидуален для каждого микроскопического участка стекла, у Алисы и Боба получаются собственные случайные изображения, которые затем оцифровываются. Из этих изображений и составляется общий ключ.

Затем, когда Алиса и Боб расстаются, они могут обмениваться сообщениями, расшифровать которые можно только имея общий ключ и соответствующий кусочек стекла. Как и в классической системе Вернама, каждый случайный паттерн можно использовать лишь однажды, однако получить их можно очень много, облучая один и тот же кусок стекла разными исходными паттернами.

По словам криптографов, взломать шифр Вернама можно только украв сами кусочки мутного стекла. Однако даже в этом случае у Алисы и Боба будет около 24 часов на определение факта кражи, поскольку злоумышленнику потребуется определить структуру стеклянного образца.

Шифрование методом одноразовых блокнотов было изобретено Мейджором Джозефом Моборном и Гильбертом Вернамом в 1917 году. Абсолютная стойкость метода показана в 1945 году. Метод требует соблюдения условий истинной случайности последовательности в шифроблокноте, а также уничтожения шифроблокнота строго после однократного использования.