03/29/2024

Criptografia pe bază de zăbrele explicată în 5 minute sau mai puțin

Tehnica criptografică bazată pe zăbrele este o metodă excelentă de securizare a informațiilor folosind o serie de formule matematice.

Criptografia vine în mai multe arome. În general, folosește o serie de coduri pentru a-ți cripta datele.

Pentru cel mai mult timp, instrumentele criptografice, cum ar fi schemele de criptare, au urmat proiecte ad-hoc. Securitatea s-a bazat complet pe euristică și intuiție.

De asemenea, codurile sunt mai ușor de spart; prin urmare, securizarea datelor este o întrebare pentru cei care folosesc modele de securitate bazate pe cod.

O altă problemă este că standardele existente de criptografie nu sunt atât de fiabile. Dezvoltarea calculatoarelor cuantice poate încălca și mai mult standardele, rezultând o performanță sporită în rândul utilizatorilor.

Prin urmare, criptarea informațiilor personale este esențială pentru toată lumea. Ulterior, a existat o cerință pentru o nouă idee sau tehnică pe care nimeni nu o putea sparge. Aveam nevoie de standarde îmbunătățite care pot securiza datele chiar și după utilizarea computerelor cuantice.

După multe brainstorming, a evoluat o nouă metodă, adică Criptografia bazată pe zăbrele.

În acest articol, voi discuta despre criptografia bazată pe zăbrele, importanța acesteia, cum funcționează și multe altele.

Începem!

Ce este criptografia?

Criptografia este o tehnică de securizare a comunicațiilor și a informațiilor folosind o gamă largă de coduri, astfel încât informațiile să poată fi citite și procesate de cei cărora le sunt destinate. Acest lucru va împiedica accesul neautorizat la date.

Termenul „criptografie” este creat prin combinarea a două cuvinte – criptă și scriere.

Aici, „criptă” înseamnă „ascuns”, iar „grafie” înseamnă „scriere”.

Metodele folosite pentru a vă proteja informațiile sunt obținute din diferite concepte matematice și niște calcule bazate pe reguli, adică algoritmi pentru a transforma mesajele într-o problemă hardcore care pare greu de decodat.

Există trei tipuri de criptografie:

  • Criptografie cu cheie simetrică: este un tip de sistem de criptare care permite expeditorului unui mesaj și receptorului acestuia să folosească o singură cheie pentru a codifica și decoda mesajele. Această metodă este mai simplă și mai rapidă.
  • Funcții hash: în acest algoritm, nu aveți nevoie de nicio cheie. O valoare hash este calculată ca text simplu, ceea ce este dificil de recuperat pentru conținut. Diverse sisteme de operare folosesc această metodă pentru a cripta parolele.
  • Criptografie cu chei asimetrice: în cadrul acestei tehnici, o pereche de chei a fost folosită pentru a codifica și decoda informațiile – o cheie pentru criptare și o altă cheie pentru decriptare. Prima cheie este publică, dar a doua cheie este o cheie privată pe care numai receptorul o știe.

Ce este criptografia bazată pe zăbrele?

Criptografia bazată pe zăbrele este un termen simplu folosit pentru construirea de algoritmi criptografici care implică rețele. Este folosit pentru criptografia post-cuantică pentru a securiza informațiile. Spre deosebire de schemele publice cunoscute, schemele bazate pe zăbrele sunt mai rezistente și pot rezista atacurilor de la calculatoarele cuantice.

  Cum să stăpânești un cântec: un ghid pentru începători

Acum, dacă vă întrebați ce este o rețea în contextul criptografiei bazate pe zăbrele, permiteți-mi să vă explic acest lucru.

O zăbrele seamănă cu o grilă ca în hârtia milimetrică care folosește un set de puncte situate într-un mod încrucișat. Acest lucru nu este finit; în schimb, o zăbrele definește un model care continuă la infinit. Un set de puncte este cunoscut ca un vector în care puteți adăuga numere în orice multipli întregi. Partea grea este să găsești punctele din această grilă infinită care sunt aproape de un anumit punct, să spunem 0.

În plus, criptografia bazată pe zăbrele folosește probleme matematice complexe pentru a cripta datele, ceea ce face dificil pentru atacatori să rezolve aceste tipuri de probleme și să fure date.

Vorbind despre istoria sa, criptografia bazată pe zăbrele a fost introdusă pentru prima dată de Miklos Ajtai în anul 1996, a cărui securitate se baza pe probleme de zăbrele.

În 1998, Joseph H. Silverman, Jill Pipher și Jeffrey Hoofstein au introdus o schemă de criptare a cheii publice bazată pe rețea. Cu toate acestea, schema de criptare nu este atât de greu de rezolvat. În cele din urmă, în 2005, Oded Regev a introdus prima schemă de criptare cu cheie publică care s-a dovedit a rezista chiar și în cel mai rău caz.

De atunci, lucrările ulterioare au continuat să îmbunătățească eficiența schemei originale de criptare. În 2009, Craig Gentry a venit cu prima schemă de criptare homomorfă bazată pe probleme complexe de rețea.

Exemple: CRYSTALS-Dilithium (algoritm de semnătură digitală) și CRYSTALS-KYBER (algoritm de criptare a cheii publice și de stabilire a cheilor).

Cum funcționează criptografia bazată pe zăbrele?

Pentru a înțelege principiul de funcționare bazat pe zăbrele, să ne aruncăm în câțiva termeni importanți:

  • Grilele: Grilele sunt în principiu gândite ca o grilă cu distanță regulată a unui set de puncte care sunt infinite ca număr.
  • Vector: Un vector este numele unui punct, iar numerele de pe acesta se numesc coordonate. De exemplu, (2,3) este un vector având două coordonate – 2 și 3. O rețea este o colecție de acești vectori într-o serie infinită.
  • Baza: Rețelele au obiecte mari, dar computerele au o cantitate finită de memorie. Așadar, matematicienii și criptografii s-au gândit la o modalitate succintă de a folosi rețelele. Deci, ei folosesc „baza” unei rețele. Este o colecție de vectori folosiți pentru a prezenta orice punct din grila rețelei care formează o rețea.

Acum, să luăm ca exemplu o rețea 2D pentru a înțelege cu ușurință conceptul. Aici veți găsi o grilă de puncte pe o suprafață plană ca o bucată de hârtie. Să alegem două sau mai multe puncte care nu sunt o singură linie care trece prin origine.

De exemplu, alegeți (3,0) și (0,3). Pentru a genera al treilea punct folosind aceste puncte, trebuie să alegeți două numere întregi, cum ar fi 2 și -1. Înmulțiți coordonatele lui (3,0) cu 2 pentru a obține (6,0) și (0,3) cu -1 pentru a obține (0, -3). Adăugați punctele rezultat pentru a obține (6,-3).

Cu această metodă, puteți genera întreaga grilă de puncte, distanțate uniform unul de celălalt vertical și orizontal. Puteți numi coordonatele ca (x,y), unde vedeți că x și y sunt numere pare, inclusiv 0.

  8 probleme enervante cu Amazon Prime Video (și cum să le remediați)

Grilele sunt clasificate în trei categorii:

  • Aperiodic: un rețea aperiodic este un model care nu se repetă exact, dar nu există suprapuneri și goluri.
  • Haotic: o rețea haotică este un model cu suprapuneri și goluri, introducând aleatorie în ecuația ta.
  • Periodic: o rețea periodică este un model care se repetă din nou și din nou, fără suprapuneri și goluri.

Fiecare zăbrele funcționează ca un model în care cel cu vectorul cunoscut poate doar decripta mesajul. Deoarece are multe modele, atacatorului îi este greu să găsească punctul de origine și cheia pentru a-l decripta. Indiferent dacă aveți grilaje cu 10 puncte sau 100 de puncte, cel cu cheia corectă poate doar decripta informațiile.

Dacă unui atacator i se cere să aleagă două puncte aleatorii, va fi dificil să se determine care punct din modelele de zăbrele de 10 puncte duce la rețeaua de 100 de puncte. Astfel, dacă cunoașteți cheia, puteți decoda cu ușurință mesajul.

Beneficiile criptografiei pe bază de zăbrele

Criptografia bazată pe zăbrele oferă o mulțime de beneficii pentru persoane fizice și companii.

Consum redus de energie

Consumul de energie crește odată cu creșterea gradului de utilizare a oricărui sistem. În ciuda faptului că este mai rapidă, criptografia bazată pe zăbrele consumă mai puțină energie în comparație cu alte scheme de criptare. Acest lucru se datorează faptului că criptografia bazată pe zăbrele este implementată în hardware, ceea ce duce la un consum mai mic de energie.

De exemplu, procesoarele concepute pentru extragerea criptomonedei sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât procesoarele tradiționale atunci când folosesc criptografie bazată pe zăbrele.

Calcul de mare viteză

Spre deosebire de alți algoritmi de criptare, schema de criptare a rețelelor este calculată mult mai rapid. Timpii de calcul mai rapidi au ca rezultat o performanță crescută, oferind răspunsuri mai bune în timp real, cum ar fi jocurile online sau media streaming.

Ușor de implementat și flexibil

În zilele noastre, companiile caută opțiuni flexibile și să economisească timp. Criptografia bazată pe zăbrele este ușor de implementat, deoarece necesită mai puține resurse și este foarte accesibilă. De asemenea, îl puteți implementa cu ușurință pe hardware-ul de la raft.

În plus, criptografia bazată pe zăbrele este utilizată în mai multe aplicații, cum ar fi semnăturile digitale, schimbul de chei și criptarea bazată pe parole. Nu te limita la un singur design; în schimb, puteți construi zăbrele în diferite moduri. Astfel, oferă multă flexibilitate.

Dimensiuni rezonabile ale cheilor

Dimensiunile cheilor de criptare bazate pe zăbrele sunt mici, dar nu la fel de mici precum algoritmii criptografici clasici sau schemele bazate pe izogenie cuantică sigură. Astfel, puteți utiliza aceste chei în protocoale standard.

Utilizare diversă

Grilele permit utilizatorilor să rezolve o varietate de provocări de securitate, inclusiv construcții practice, cum ar fi semnăturile și schemele de acord cheie. În plus, puteți ajunge să construiți canale de securitate în întreaga organizație pentru a securiza datele tuturor, cum ar fi criptarea complet homomorfă și criptarea bazată pe identitate.

Fundamentul matematic

Deoarece algoritmul se bazează complet pe probleme matematice, este greu să obții o soluție reală, dacă nu cunoști cheia. Acest lucru oferă indivizilor și profesioniștilor asigurări cu privire la securitatea informațiilor lor.

  Cum să blocați sau să ștergeți prietenii în WeChat

Intelegere

Algoritmii utilizați în criptografia bazată pe zăbrele se bazează pe algebră liniară simplă, care necesită un fundal mai puțin matematic pentru a înțelege conceptul de funcționare. Astfel, puteți implementa acest lucru în cel mai scurt timp, oferindu-vă securitate și eficiență rapidă.

Resurse de învățare

Dacă doriți să aflați mai multe despre tehnologie, iată câteva cărți și cursuri la care vă puteți referi. Acestea sunt disponibile online și vă pot ajuta să deveniți un profesionist în această metodă de securitate. Să ne aprofundăm în aceste cărți și cursuri.

#1. Criptosisteme bazate pe zăbrele: o perspectivă de proiectare

Autorii cărții, Jiang Zhang și Zhenfeng Zhang, se concentrează asupra criptosistemelor bazate pe zăbrele, care sunt considerate pe scară largă a fi cele mai promițătoare scheme cripto-cuantice. Această carte oferă perspective fundamentale asupra construcției corecte a stratului de securitate din problemele cu zăbrele dure.

Conceptul principal este de a vă informa despre instrumentul care poate fi utilizat pentru a alege alegerea rețelei pentru proiectarea criptosistemelor. Aceasta include proiectarea de criptare bazată pe atribute, semnături digitale, schimbarea cheii, criptare bazată pe identitate și criptare cu cheie publică.

#2. Criptografie cu chei publice pe bază de zăbrele în hardware

Cartea este scrisă de Sujoy Sinha Roy și Ingrid Verbauwhede. Ei descriu cât de eficientă este implementarea criptografiei cu cheie publică, care abordează provocările critice de securitate ale cantităților mari de date generate de rețeaua dispozitivelor conectate. Dispozitivele pot fi mici etichete de identificare prin radiofrecvență, desktop-uri și multe altele.

Autorii investighează, de asemenea, implementarea schemelor de criptare homomorfă post-cuantică și de criptare cu cheie publică.

#3. Laticele și aplicarea lor în criptografie:

Aceasta nu este o carte; în schimb, o teză care a fost scrisă de Merve Cakir în anul 2014 în timp ce continua o diplomă de licență la disciplina Inginerie informatică. Scopul cărții este de a identifica caracteristicile criptosistemelor bazate pe zăbrele și modul în care utilizarea schemelor de semnătură și criptare devine nesigură odată cu apariția unui computer cuantic.

În teză, autorul a propus o criptografie alternativă bazată pe cel mai rău scenariu al problemelor latice. Duritatea și securitatea problemelor de calcul sunt analizate prin oferirea unei colaborări între teoria complexității, criptografia cu cheie publică și algebra liniară.

#4. Criptografie de la nivel de bază până la nivel avansat

Acest curs este introdus de Udemy, care vă oferă o idee clară despre criptografie și despre unele terminologii aferente. În acest curs, veți învăța despre criptografie, hashing, hacking și sparge cod, criptoanaliza și decriptarea criptării.

Veți găsi 5 secțiuni, inclusiv 17 prelegeri, și durata totală a cursului, adică 2h 7m. Pentru a te înscrie la acest curs, trebuie doar să ai cunoștințe de bază de calculatoare și matematică de liceu.

Concluzie

Criptografia este un instrument simplu, dar puternic, pentru a proteja informațiile salvate în sistemele dumneavoastră. Funcționează cu ajutorul unor probleme matematice complexe și al diferiților algoritmi pentru securizarea datelor, care este scopul principal al tuturor în zilele noastre.

Criptografia bazată pe zăbrele este unul dintre cele mai sigure mecanisme de securitate care utilizează algebră liniară simplă pentru a cripta datele. Include zăbrele, vectori și baze care sunt folosite pentru a construi un model dur. Metoda de decriptare depinde de tipare și, pentru asta, trebuie să cunoașteți punctul de origine. Dacă aveți cheia, puteți decripta cu ușurință datele.

Astfel, criptografia bazată pe zăbrele este o tehnică dovedită pentru a securiza datele persoanelor și companiilor care operează în mai multe industrii, de la firme de servicii de IT și securitate până la finanțe și multe altele.

Puteți citi, de asemenea, Cloud Cryptography.