რა არის ერთჯერადი ბალიშის შეზღუდვები და რატომ ითვლება ის არაპრაქტიკულად რეალურ სამყაროში აპლიკაციების უმეტესობისთვის?
ერთჯერადი პანელი (OTP) არის თეორიულად შეუვალი შიფრი, გარკვეული პირობების დაცვით. ის პირველად აღწერა ფრენკ მილერმა 1882 წელს და მოგვიანებით დამოუკიდებლად ხელახლა გამოიგონა გილბერტ ვერნამმა 1917 წელს. OTP-ის ფუნდამენტური პრინციპი არის შემთხვევითი გასაღების გამოყენება, რომელიც გრძელია, როგორც თავად შეტყობინება, რომელიც შემდეგ კომბინირებულია ღია ტექსტურ შეტყობინებასთან გამოყენებით. XOR (ექსკლუზიური OR) ოპერაცია. მიუხედავად მისი თეორიული სრულყოფისა, OTP-ს აქვს მნიშვნელოვანი შეზღუდვები, რაც მას არაპრაქტიკულს ხდის რეალურ სამყაროში აპლიკაციების უმეტესობისთვის.
უპირველეს ყოვლისა, ჭეშმარიტად შემთხვევითი გასაღების მოთხოვნა, რომელიც გრძელდება, სანამ შეტყობინება არის მნიშვნელოვანი შეზღუდვა. ასეთი გასაღებების უსაფრთხოდ გენერირება და განაწილება დიდი გამოწვევაა. პრაქტიკაში, ჭეშმარიტი შემთხვევითობის გამომუშავება რთულია. შემთხვევითი რიცხვების გენერატორების უმეტესობა აწარმოებს ფსევდო-შემთხვევით მიმდევრობებს, რომლებიც დეტერმინისტულია და პოტენციურად მათი პროგნოზირება შესაძლებელია, თუ ცნობილია ალგორითმი ან თესლი. ჭეშმარიტი შემთხვევითობა, როგორც წესი, მოითხოვს ფიზიკურ პროცესებს, როგორიცაა რადიოაქტიური დაშლა ან თერმული ხმაური, რომლებიც არ არის ადვილად ხელმისაწვდომი ან პრაქტიკული ფართომასშტაბიანი გამოყენებისთვის.
მეორეც, გასაღების უსაფრთხო განაწილება პრობლემურია. იმისათვის, რომ OTP დარჩეს უსაფრთხოდ, გასაღები უნდა იყოს გაზიარებული გამგზავნსა და მიმღებს შორის უსაფრთხო არხის მეშვეობით, რომლის ჩაჭრა ან დათრგუნვა შეუძლებელია. ეს მოთხოვნა არსებითად უარყოფს კრიპტოგრაფიის უპირატესობას, რომელიც არის უსაფრთხო კომუნიკაციის უზრუნველყოფა დაუცველ არხზე. თუ უსაფრთხო არხი ხელმისაწვდომია გასაღების გასავრცელებლად, ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას შეტყობინების გადასაცემად, რაც აჭარბებს OTP-ს.
გარდა ამისა, თითოეული გასაღები უნდა იქნას გამოყენებული მხოლოდ ერთხელ (აქედან გამომდინარე, სახელწოდება "ერთჯერადი" pad). გასაღების ხელახალი გამოყენება OTP დაშიფვრაში კატასტროფულია უსაფრთხოებისთვის. თუ ერთი და იგივე გასაღები გამოიყენება მრავალი შეტყობინების დაშიფვრისთვის, თავდამსხმელს შეუძლია განახორციელოს ცნობილი ჩვეულებრივი ტექსტური შეტევა გასაღების გამოსატანად და შემდგომში ამ გასაღებით დაშიფრული ყველა შეტყობინების გაშიფვრა. თითოეული შეტყობინებისთვის უნიკალური გასაღებების ეს მოთხოვნა კიდევ უფრო ართულებს გასაღების მენეჯმენტს, რაც მას არაპრაქტიკულს ხდის იმ გარემოებისთვის, სადაც მონაცემთა დიდი მოცულობის დაშიფვრა საჭიროა.
გასაღებების შენახვა და მართვა ასევე წარმოადგენს მნიშვნელოვან გამოწვევებს. ვინაიდან გასაღები უნდა იყოს იმდენივე, როგორც შეტყობინება, ამ გასაღებების უსაფრთხოდ შენახვა მოითხოვს მნიშვნელოვან რესურსებს. მაგალითად, თუ ვინმეს სურს 1 GB ფაილის დაშიფვრა, 1 GB გასაღები უნდა იყოს უსაფრთხოდ გენერირებული, შენახული და განაწილებული. ეს შეუძლებელია რეალურ სამყაროში არსებული აპლიკაციების უმეტესობისთვის, განსაკუთრებით იმ სცენარებში, სადაც დიდი რაოდენობით მონაცემები რეგულარულად არის დაშიფრული და გადაცემული.
კიდევ ერთი შეზღუდვა არის ადამიანის შეცდომისადმი მიდრეკილება. OTP-ის სწორად განხორციელება მნიშვნელოვანია მისი უსაფრთხოებისთვის. ნებისმიერი გადახრა დადგენილი მეთოდისგან, როგორიცაა გასაღების არასათანადო გენერაცია, გასაღების არასაიმედო შენახვა ან გასაღების ხელახალი გამოყენება, შეიძლება დაშიფვრის მთლიან სისტემას დააზიანოს. OTP-ის სირთულისა და მკაცრი მოთხოვნების გათვალისწინებით, უნაკლო განხორციელების უზრუნველყოფა რთული და მიდრეკილია ადამიანური შეცდომებისკენ.
გარდა ამისა, OTP არ უზრუნველყოფს ავთენტიფიკაციის რაიმე ფორმას. მიუხედავად იმისა, რომ ის უზრუნველყოფს შეტყობინების კონფიდენციალურობას, ის არ ამოწმებს გამგზავნის ვინაობას ან შეტყობინების მთლიანობას. თანამედროვე კრიპტოგრაფიულ სისტემებში ავთენტიფიკაცია კრიტიკული კომპონენტია და მისი ნაკლებობა OTP-ში მოითხოვს დამატებითი კრიპტოგრაფიული მექანიზმების გამოყენებას კომუნიკაციების სრულად დასაცავად.
მიუხედავად ამ შეზღუდვებისა, OTP კვლავ გამოიყენება სპეციფიკურ ნიშებში, სადაც მისი მოთხოვნები შეიძლება დაკმაყოფილდეს. მაგალითად, ის ისტორიულად გამოიყენებოდა დიპლომატიურ და სამხედრო კომუნიკაციებში, სადაც გასაღებების უსაფრთხო განაწილება და მართვა შეიძლება მკაცრად გაკონტროლდეს. ასეთ კონტექსტში, OTP-ის აბსოლუტური უსაფრთხოება აღემატება მის პრაქტიკულ გამოწვევებს.
OTP-ის არაპრაქტიკულობის საილუსტრაციოდ, განიხილეთ მარტივი მაგალითი. დავუშვათ, ალისს სურს გაუგზავნოს 100 მბ ფაილი ბობს OTP-ის გამოყენებით. მან ჯერ უნდა შექმნას 100 მბ შემთხვევითი გასაღები, რომელიც შემდეგ გამოიყენებს XOR-ს 100 მბ ფაილთან ერთად შიფრული ტექსტის წარმოებისთვის. ეს 100 MB გასაღები უსაფრთხოდ უნდა გადაეცეს ბობს, სანამ ის შეძლებს შიფრული ტექსტის გაშიფვრას. თუ ალისს და ბობს სურთ რეგულარულად კომუნიკაცია, მათ დასჭირდებათ ახალი 100 MB გასაღები თითოეული შეტყობინებისთვის, რაც გამოიწვევს საკვანძო მონაცემების უზარმაზარ რაოდენობას, რომლებიც უსაფრთხოდ უნდა იყოს გენერირებული, შენახული და გადაცემული.
ამის საპირისპიროდ, თანამედროვე კრიპტოგრაფიული სისტემები, როგორიცაა სიმეტრიული გასაღების ალგორითმები (მაგ., AES) ან ასიმეტრიული გასაღების ალგორითმები (მაგ., RSA), იყენებენ მნიშვნელოვნად მოკლე გასაღებებს, რომელთა უსაფრთხო მართვა და განაწილება შესაძლებელია ნაკლები ზედნადებით. ეს სისტემები ასევე უზრუნველყოფენ დამატებით ფუნქციებს, როგორიცაა ავთენტიფიკაცია, მთლიანობის დადასტურება და არაუარყოფა, რაც აუცილებელია უსაფრთხო კომუნიკაციისთვის რეალურ სამყაროში აპლიკაციებში.
მიუხედავად იმისა, რომ ერთჯერადი პანელი რჩება დამაინტრიგებელ და თეორიულად სრულყოფილ დაშიფვრის მეთოდად, მისი პრაქტიკული შეზღუდვები, მათ შორის ჭეშმარიტად შემთხვევითი გასაღებების საჭიროება, გასაღების უსაფრთხო განაწილება, უნიკალური კლავიშები თითოეული შეტყობინებისთვის და ავტორიზაციის არარსებობა, მას უვარგისს ხდის ყველაზე რეალურისთვის. მსოფლიო აპლიკაციები. თანამედროვე კრიპტოგრაფიული სისტემები გვთავაზობენ უფრო პრაქტიკულ და ყოვლისმომცველ გადაწყვეტას კომუნიკაციების დასაცავად.
სხვა ბოლოდროინდელი კითხვები და პასუხები EITC/IS/CCF კლასიკური კრიპტოგრაფიის საფუძვლები:
- საჯარო გასაღების კრიპტოგრაფია დაშიფვრაში გამოსაყენებლად შემოიღეს?
- კრიპტოგრაფიაში კონკრეტული კრიპტოგრაფიული პროტოკოლის ყველა შესაძლო გასაღების ერთობლიობას გასაღებების სივრცე ეწოდება?
- შიფტის შიფრში, ანბანის ბოლოს ასოები მოდულარული არითმეტიკის მიხედვით ანბანის დასაწყისიდან ასოებით იცვლება?
- შენონის მიხედვით, რა უნდა შეიცავდეს ბლოკურ შიფრს?
- DES პროტოკოლი AES კრიპტოსისტემების უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად შემოიღეს?
- ბლოკური შიფრების უსაფრთხოება დამოკიდებულია თუ არა დაბნეულობისა და დიფუზიის ოპერაციების მრავალჯერად გაერთიანებაზე?
- კრიპტოგრაფიული პროტოკოლის უსაფრთხოების შესანარჩუნებლად, დაშიფვრისა და გაშიფვრის ფუნქციების საიდუმლოდ შენახვაა საჭირო?
- შეიძლება თუ არა კრიპტოანალიზის გამოყენება დაუცველი საკომუნიკაციო არხით უსაფრთხო კომუნიკაციისთვის?
- ინტერნეტი, GSM და უკაბელო ქსელები დაუცველ საკომუნიკაციო არხებს მიეკუთვნებიან?
- ეფექტურია თუ არა ამომწურავი გასაღების ძიება ჩანაცვლებითი შიფრების წინააღმდეგ?
იხილეთ მეტი კითხვა და პასუხი EITC/IS/CCF კლასიკური კრიპტოგრაფიის საფუძვლებში