Criptografia este o metodă veche de criptare a informațiilor folosind o serie de coduri. În general, o serie de formule matematice complexe sunt folosite pentru a securiza datele, iar cheile sunt disponibile doar părților vizate.
Cu toate acestea, există diferite tipuri de tehnici de criptare care sunt utilizate în zilele noastre. Una dintre ele este criptografia bazată pe zăbrele, care se bazează pe conceptele rețelelor matematice, adesea în construcția cifrului sau demonstrarea acestuia.
Deci, să discutăm ce este criptografia bazată pe rețea, importanța ei și principalele sale beneficii.
Ce este criptografia bazată pe zăbrele?
Criptografia bazată pe zăbrele a devenit din ce în ce mai populară pe măsură ce lumea se pregătește pentru apariția calculului cuantic. Criptografia post-cuantică se avântă, mai ales că au existat mai multe descoperiri în spațiul de calcul cuantic.
Criptografia bazată pe zăbrele este un tip de sistem criptografic bazat pe conceptul matematic de rețea. Într-o zăbrele, liniile conectează punctele pentru a forma o structură geometrică. În criptografia bazată pe zăbrele, această structură geometrică codifică și decodifică mesajele.
Din cauza naturii unei rețele, este dificil să se spargă într-un sistem criptografic bazat pe zăbrele, deoarece unele modele se extind la infinit. Acest lucru face ca criptografia bazată pe zăbrele să fie o alternativă atractivă la tipuri comune de criptare precum RSA, care s-a dovedit a fi vulnerabilă la atac.
Criptografia bazată pe zăbrele permite codificarea mesajelor în așa fel încât să poată fi decodificate doar de cineva care cunoaște cheia corectă. De exemplu, imaginați-vă că aveți două zăbrele, una cu 10 puncte și una cu 100 de puncte.
Dacă ar fi să alegeți două puncte aleatoriu din fiecare rețea, ar fi complicat să determinați care punct de pe rețeaua de 10 puncte corespunde punctului de pe rețeaua de 100 de puncte. Cu toate acestea, dacă știi cheia corectă, ai putea cu ușurință să potriviți punctele și să decodați mesajul.
Interesant este că cifrurile bazate pe zăbrele, cum ar fi Dilithium și Kyber, au demonstrat un mare potențial de a rezista atacurilor de la calculul cuantic surse și sunt considerate pe scară largă exemple de criptare cuantică.
Algoritmii criptografici bazați pe zăbrele pot fi clasificați în două mari categorii: algoritmi cu cheie și algoritmi fără cheie. Algoritmii cu cheie, cum ar fi algoritmul NTRUEncrypt, necesită utilizarea unei chei secrete pentru a cripta și decripta mesajele. Algoritmii fără cheie, cum ar fi algoritmul Dual EC_DRBG, nu necesită o cheie privată.
Înțelegerea grilelor
Pentru a înțelege corect construcția unui cifr pe bază de zăbrele, este de o importanță vitală să cunoaștem rețelele și problemele matematice care le înconjoară.
Laticele au fost studiate pe larg de matematicieni și au o serie de proprietăți interesante. De exemplu, fiecare rețea bidimensională are o bază, un set de vectori care definesc rețeaua. Numărul de vectori dintr-o bază se numește rangul rețelei.
O bază pentru o astfel de rețea ar fi vectorii (2, 0) și (0, 2). Rangul acestei rețele ar fi 2. O altă proprietate interesantă a rețelelor este că pot fi clasificate în una din trei categorii: periodice, aperiodice sau haotice.
O rețea periodică este aceea în care modelul se repetă iar și iar fără goluri sau suprapuneri. Un zăbrele aperiodic este unul în care modelul nu se repetă exact, dar nu există goluri sau suprapuneri. O rețea haotică este una cu goluri sau suprapuneri în model, introducând aleatorie în ecuație.
Securitatea algoritmilor bazați pe zăbrele depinde adesea de modul în care anumite planuri matematice pot fi rezolvate pe zăbrele. Două probleme comune, de exemplu, includ cea mai apropiată problemă vectorială (CVP) și cea mai scurtă problemă vectorială (SVP). Prima este o problemă matematică în care trebuie să găsim cel mai scurt vector „diferit de zero” dintr-o rețea dată.
Problema vectorială cea mai apropiată este o problemă în care trebuie să găsim vectorul într-o rețea dată care este cel mai apropiat de un vector dat. Atât SVP, cât și CVP sunt considerate a fi probleme complexe din punct de vedere computațional. Drept urmare, algoritmii care se bazează pe aceste probleme sunt rezistenți la atacurile computerelor clasice.
Patru beneficii ale utilizării criptografiei bazate pe zăbrele
Criptografia bazată pe zăbrele oferă o varietate de avantaje față de cifrurile convenționale. Unele dintre ele sunt după cum urmează:
1. Securitate îmbunătățită
Unul dintre cele mai mari beneficii ale criptografiei bazate pe zăbrele este că oferă securitate îmbunătățită. Acest lucru se datorează faptului că zăbrelele sunt mai greu de spart decât alte structuri matematice utilizate în mod obișnuit pentru criptografie, cum ar fi curbele eliptice.
2. Timpi de calcul mai rapid
Un alt beneficiu al criptografiei bazate pe zăbrele este că poate fi calculată mult mai rapid decât alți algoritmi criptografici. Acest lucru este important deoarece timpii de calcul mai rapidi pot îmbunătăți performanța, în special în aplicațiile care necesită răspunsuri în timp real, cum ar fi streaming media sau jocurile online.
3. Consum redus de energie
Pe lângă faptul că sunt mai rapizi, algoritmii criptografici bazați pe zăbrele consumă și mai puțină energie decât alte tipuri de algoritmi criptografici. Acest lucru se datorează faptului că pot fi implementate în hardware care necesită mai puțină energie.
De exemplu, anumite tipuri de procesoare concepute pentru minerit de criptomonede sunt de multe ori mai eficiente din punct de vedere energetic decât procesoarele tradiționale atunci când rulează algoritmi criptografici bazați pe zăbrele.
4. Flexibil și ușor de implementat
Un alt avantaj al utilizării criptografiei bazate pe zăbrele este că este relativ ușor de implementat. Alte metode, cum ar fi criptografia cu curbe eliptice, pot fi destul de complexe și necesită o cantitate mare de resurse computerizate.
Criptografia bazată pe zăbrele poate fi implementată pe hardware-ul standard, ceea ce o face mai accesibilă și mai puțin costisitoare. În plus, nu există cerințe speciale pentru implementarea criptografiei bazate pe zăbrele.
Mai important, cifrurile bazate pe zăbrele pot fi utilizate pentru o serie de aplicații diferite. De exemplu, poate fi folosit pentru semnături digitale, criptare bazată pe parole și schimb de chei. În plus, există mai multe moduri diferite de a construi o zăbrele, ceea ce înseamnă că există multă flexibilitate în modul în care poate fi utilizat.
Noile standarde criptografice sunt de așteptat să crească în popularitate
Pe măsură ce experții mondiali în securitate se uită la standardele criptografice rezistente la cuantum, ne putem aștepta ca alte standarde, cum ar fi criptografia bazată pe zăbrele, să crească în popularitate. Deoarece computerele cuantice pot rezolva rapid probleme în câteva secunde pe care computerele obișnuite le vor lua peste 100.000 de ani pentru a le finaliza, puterea sa ar putea depăși cu ușurință protocoalele de criptare pe care le folosim astăzi.
Calculatoarele cuantice reprezintă o amenințare gravă pentru multe standarde de criptare care au fost capabile să reziste testului timpului până acum. Totuși, vă puteți aștepta ca criptografia să se schimbe și să evolueze, mai ales pe măsură ce mașinile cuantice, care au potențialul de a depăși supercalculatoarele, devin în cele din urmă mainstream.
