هوش مصنوعی پس از شکست دو سال آنالیز انسانی، رمز پساکوانتومی را در 60 ساعت شکست - چه خبر آنلاین

???? لیست بخش های این نوشته (کلیک کنید)

1. سقوط الگوریتم هاک در 60 ساعت شگفت انگیز
2. مفهوم نصف شدن توان کلیدهای رمزنگاری
3. موبیوس بریدج و حمله به الگوریتم استاندارد AES
4. فناوری های رمزنگاری پساکوانتومی به زبان ساده
5. چرا سرعت کاوش هوش مصنوعی تهدیدی جدی است
6. تغییر معادلات در حملات سایبری و ساختار دفاعی
7. آیا اطلاعات رمزگذاری شده فعلی ما در خطر است؟

سقوط الگوریتم هاک در 60 ساعت شگفت انگیز

مدل هوش مصنوعی پیشرفته آنتروپیک موسوم به Claude Mythos Preview پیروز شد توان امنیتی الگوریتم رمزنگاری HAWK را که یکی از نامزدهای اصلی استانداردهای پساکوانتومی مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) بود، به شدت کاهش دهد. این الگوریتم امضای دیجیتال برای محافظت از داده ها در برابر محاسبات ابرکامپیوترهای کوانتومی طراحی شده بود. با این حال هوش مصنوعی توانست تقارن پنهانی در ساختار شبکه ریاضی آن پیدا کند که متخصصان انسانی در طول دو سال ارزیابی از درک آن عاجز مانده بودند. نکته حیرت انگیز اینجاست که این مدل تنها با هزینه ای حدود 100 هزار دلار محاسبات ابری به چنین کشف بزرگی دست یافت.

هوش مصنوعی برای تحلیل این سیستم از یک چارچوب برنامه نویسی چندعاملی استفاده کرد و با دسترسی به ابزارهای تحلیل ریاضی نظیر Python و Sage به مرور مقاله علمی و آزمایش فرضیه ها پرداخت. در این فرآیند، مدل بدون احتیاج به راهنمایی مستقیم انسان، ویژگی متقارنی موسوم به خودریختی غیربدیهی (Nontrivial Automorphism) را در کلیدهای این الگوریتم پیدا کرد. پژوهشگران قبلاً نشان داده بودند که در صورت وجود چنین تقارنی امکان حمله وجود دارد، اما تصور می کردند الگوریتم هاک در عمل ایمن است. هوش مصنوعی اثبات کرد که این ساختار وجود دارد و راه را برای رمزگشایی سریع تر هموار ساخت.

مفهوم نصف شدن توان کلیدهای رمزنگاری

کاهش قدرتمندی کلید در اصطلاح رمزنگاری به معنای کاهش جهشی تعداد عملیات لازم برای شکستن یک کد است. در نسخه آزمایشی HAWK-256 پیاده سازی این حمله به وسیله هوش مصنوعی توانست زمان لازم برای بازیابی کلید خصوصی را از 2 به توان 64 به 2 به توان 38 کاهش دهد. این دستاورد به زبان ساده یعنی سرعت رمزگشایی حدود 67 میلیون برابر افزایش یافته است! آزمون های عملی روی یک سرور معمولی 96 هسته ای نشان داد که کشف کلید خصوصی تنها 3 ساعت و 42 دقیقه زمان می برد.

البته نسخه های عملیاتی این الگوریتم یعنی HAWK-512 و HAWK-1024 همچنان پیچیدگی بالایی دارند و نفوذ به آن ها از نظر محاسباتی بسیار سخت است. اما مسئله ای که این کشف ایجاد می نماید آسیب به بهینه سازی سیستم است. برای جبران این ضعف، طراحان مجبورند طول کلیدها را دو برابر نمایند. این کار تمام مزایای اصلی هاک یعنی فشرده بودن کلیدها و سرعت بالای پردازش را نابود می نماید و خروجی آن را در رقابت با سایر جایگزین ها بسیار ضعیف می سازد.

موبیوس بریج و حمله به الگوریتم استاندارد AES

دستاورد دوم هوش مصنوعی آنتروپیک حتی از مورد اول نیز چشمگیرتر است. الگوریتم AES استاندارد طلایی رمزنگاری در شبکه اینترنت، سیستم های بانکی و حافظه های سخت افزاری است. مدل هوش مصنوعی در طول سه روز کار خودمختار توانست تکنیک نوی برای حمله ابداع کند و نام آن را پل موبیوس (Möbius Bridge) بگذارد. این روش نو، سرعت حملات قبلی روی نسخه 7 دور کاهش یافته AES-128 را بین 200 تا 800 برابر افزایش داد.

در حملات کلاسیک برخورد در میانه (Meet-in-the-Middle)، مهاجم باید محاسبات زیادی را انجام داده و میلیون ها حالت را در جدول های بزرگ جستجو کند. ابداع پل موبیوس به وسیله هوش مصنوعی گامی فراتر گذاشت؛ این الگوریتم اثرانگشت ریاضی خاصی فراوری می نماید که احتیاج به جستجوی مرحله ای را کلاً حذف می نماید. پژوهشگران انسان پس از این کشف، نزدیک به یک ماه زمان صرف کردند تا ریاضیات پیچیده ای را که هوش مصنوعی در سه روز طراحی نموده بود درک نموده و صحت آن را تایید نمایند.

فناوری های رمزنگاری پساکوانتومی به زبان ساده

تمام ارتباطات امن امروز مانند خریدهای اینترنتی، پیغام رسان ها و پروتکل های SSL بر مبنای مسائل ریاضی نظیر تجزیه اعداد بزرگ پایدار هستند. کامپیوترهای کلاسیک برای حل این مسائل به هزاران سال زمان احتیاج دارند. اما کامپیوترهای کوانتومی با بهره گیری از الگوریتم شور (Shors Algorithm) می توانند این قفل ها را در چند دقیقه باز نمایند. به همین علت دانشمندان به سراغ رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) رفتند تا سیستم هایی بسازند که حتی رایانه های کوانتومی هم از پس شکستن آن ها برنیایند.

رمزنگاری مبتنی بر شبکه (Lattice-based Cryptography) یکی از قوی ترین شاخه ها در این زمینه است که ساختارهای هندسی چندبعدی پیچیده ای ایجاد می نماید. الگوریتم هاک نیز بر همین پایه پایدار شده بود. شکست نسبی این الگوریتم پیشرفته به دست هوش مصنوعی نشان داد که تهدید اصلی شبکه ارتباطی ما فقط کامپیوترهای کوانتومی آینده نیستند، بلکه الگوریتم های هوشمند امروزی نیز می توانند شالوده رمزنگاری را زودتر از موعد به چالش بکشند.

چرا سرعت کاوش هوش مصنوعی تهدیدی جدی است

انسان ها هنگام آنالیز الگوریتم های رمزنگاری دچار خستگی ذهنی، تعصبات قالبی و محدودیت زمانی می شوند. یک تیم برجسته رمزنگاری ممکن است ماه ها روی یک فرضیه کار کند بدون اینکه متوجه ابعاد مغفول آن گردد. در مقابل، مدل های هوش مصنوعی با تحلیل همزمان هزاران مقاله علمی و ساخت آزمایش های هوشمند می توانند فرضیات را با سرعتی غیرقابل تصور بیازمیند. کل هزینه پردازشی برای کشف آسیب پذیری HAWK حدود 100 هزار دلار بود که در دنیای حملات سایبری رقمی بسیار ناچیز محسوب می گردد.

این نابرابری در سرعت کاوش باعث ایجاد یک گلوگاه انسانی شده است. اکنون هوش مصنوعی می تواند در چند روز روش های پیچیده نفوذ را خلق کند، در حالی که دانشمندان برجسته باید هفته ها وقت صرف نمایند تا بفهمند هوش مصنوعی اصلاً چطور این کار را انجام داده است! اگر این ابزارها در اختیار گروه های نفوذ غیرقانونی یا سرویس های جاسوسی قرار گیرد، تراکم خطاهای کشف نشده در پروژه های امنیتی به خطری بزرگ برای زیرساخت ها تبدیل خواهد شد.

تغییر معادلات در حملات سایبری و ساختار دفاعی

آیا الگوریتم های فعلی که در سیستم های دولتی و بانکی استفاده می شوند امن هستند؟ حقیقت این است که بسیاری از پروتکل های امنیتی موجود هرگز به میزان الگوریتم هاک تحت آنالیز دقیق انسانی قرار نگرفته اند. اگر یک مدل هوش مصنوعی توانسته الگوریتمی را که دو سال تحت سخت ترین ارزیابی های بین المللی بوده دچار چالش کند، احتمالاً سیستم های قدیمی تر دارای ثغور و سوراخ های پنهان بسیار بیشتری هستند.

این مسئله الزاماً به معنای نابودی یک شبه امنیت اینترنت نیست، بلکه نشان دهنده تغییر پارادایم در تحلیل امنیت است. نهادها و سازمان های استانداردسازی مجبور خواهند شد تا روند ارزیابی پروتکل های خود را کاملاً هوشمند نمایند. از این پس برای ارزیابی قفل های دیجیتال باید از الگوریتم های هوش مصنوعی استفاده کرد تا پیش از مهاجمان، نقاط ضعف پنهان کشف و رفع شوند.

آیا اطلاعات رمزگذاری شده فعلی ما در خطر است؟

پاسخ کوتاه خیر است. هیچ یک از یافته های نو به معنای افشای اطلاعات کاربران در سطح اینترنت نیست. الگوریتم HAWK هنوز در هیچ نرم افزار یا وب سایتی به صورت تجاری پیاده سازی نشده بود و صرفاً یک طرح آزمایشی برای آینده محسوب می شد. در خصوص الگوریتم AES نیز حمله طراحی شده فقط روی نسخه تضعیف شده 7 دور جواب داده است، در حالی که سیستم های واقعی از نسخه 10 دور یا بیشتر بهره می برند که بسیار پیچیده تر است.

علاوه بر این، اجرای عملی حمله روی AES به تعداد نجومی پیغام های رمزگذاری شده تعیین (حدود 2 به توان 105) احتیاج دارد که فراهم کردن آن در دنیای واقعی عملاً غیرممکن است. بنابراین مرورگرها، حساب های بانکی، پیغام رسان ها و فایل های رمزگذاری شده شما در حال حاضر کاملاً امن هستند و این تحقیقات صرفاً جنبه پیشگیرانه برای ارتقای استانداردهای آینده دارند.

جمع بندی نهایی

کشف آسیب پذیری در الگوریتم های پیچیده رمزنگاری به وسیله هوش مصنوعی کلود، نقطه عطفی در تاریخ امنیت دیجیتال است. این رویداد ثابت کرد که مدل های هوشمند مرزهای تحلیل ریاضی را جابه جا نموده اند و قادرند مفاهیمی را درک نمایند که از چشم برجسته ترین دانشمندان پوشیده مانده بود. هرچند داده های فعلی ما همچنان امن هستند، اما آشکار شدن این توانایی نشان می دهد که زمان بندی های سنتی برای ارزیابی استانداردهای امنیتی دیگر جوابگوی احتیاج دنیای مدرن نیست. دنیای آینده احتیاجمند رمزنگاری پویا و اتکای همزمان به هوش مصنوعی برای ساخت قفل های قوی تر و نفوذناپذیر است.