Кібербезпека та випадкові числа

Окрім вчених, генератор випадкових чисел активно використовується у різноманітних комп’ютерних іграх. Це можуть бути такі ігри, як покер, де генератор випадкових чисел визначає, як випали карти – у таких типах ігор вимоги до випадкової гри є обов’язковими, тому розробники використовують спеціальні генератори випадкових чисел, які використовують більш складні методи рандомізації. Також ГВЧ використовується у таких іграх, як GTA, де технологія застосовуються для реалістичності ігрових подій. У подібних іграх користувач не зможе передбачити появу випадкового перехожого на дорозі.

Також системи ГВЧ використовуються у фінансових операціях, для захищення цифрових даних та генерації електронних ключів доступу. Нещодавно у цій сфері відбувся справжній прорив. В Університеті Остіну (знаходиться у штаті Техас, США), після декількох років спроб, вчені нарешті змогли розробити спосіб генерації випадкових чисел, який після презентації назвали шедевральним. Для кібербезпеки та цілого ряду онлайн сервісів винахід можна назвати дійсно проривом. Адже саме завдяки відсутності будь-якої логіки під час формування числових комбінацій можна суттєво підвищити рівень кібербезпеки населення та зробити дійсно надійними цілий ряд веб-сервісів, які використовують подібні генератори.

Придуманий техаськими вченими спосіб може використовуватись для шифрування даних, підвищення надійності електронних систем для голосування, військових комунікацій, проведення платіжних операцій через банківські карти, створення статистично вагомих опитувань та більш точної симуляції комплексних систем. Наприклад, винайдений спосіб можна сміливо використовувати для симуляції клімату Землі.

На відміну від технологій, що використовувались раніше, сучасний метод може генерувати дійсно випадкові числа без будь-якої послідовності з меншими затратами на вирахування та за менший час. Раніше існували схожі методи генерації випадкових чисел, але так швидко в цій сфері результат не видавала жодна машина.

Вперше метод був представлений влітку 2016 року на Щорічному симпозіумі по Теорії Розрахунків. Це найвидатніший захід у сфері теорії випадкових чисел. Щороку він проводиться під егідою Асоціації комп’ютерної техніки. У 2016 році справжніми тріумфаторами були Девід Цукерман зі своїм учнем – Ешаном Чатопадхе. Саме ці вчені (професор та його колишній студент-випускник) представили унікальну систему генерації послідовності випадкових чисел. До речі, навіть потрапити на цю конференцію досить складно – лише ті відкриття, які пройшли сувору перевірку на відсутність помилок мають право бути представлені тут. До того ж, лише соціально значущі відкриття можуть бути представлені в рамках конференції.

За словами автора методу – професора Цукермана – він займається дослідженням методів генерації випадкових чисел вже більше двадцяти років. За його словами, саме зараз йому здається, що він вже знайшов те рішення, на пошуки котрого витратив десятки років.

За рік до конференції професор та його колега-студент опублікували чернетку власних досліджень на одному із інтернет-форумів. Користувачі (переважно вчені та спеціалісти в області генерації випадкових чисел) відзначили, що це – справжній прорив для галузі. Сфера здебільшого звикла до невеликих та поступових покращень. А тут – революційний підхід для вирахування випадкових комбінацій. Він просто не може залишитись без уваги світової спільноти. Після цього методу інші вмить здалися морально застарілими та непридатними для використання.

За словами Одеда Голдрейха – професора комп’ютерних наук в Ізраїльському університеті Вейсмана, навіть якщо це відкриття не можна назвати найбільш суттєвим за останній час, та воно заслуговує гучного святкування, чи, хоча б, гучної нічної вечірки.

Один з молодших дослідників у Microsoft Research New England, Йел Калай, за його словами, не міг заснути, коли вперше почув про цей новий метод. Молодий криптограф вже не перший рік займається дослідженням екстракторів випадковості. За словами Йела, він був по-справжньому здивований та навіть приголомшений. Він назвав спосіб не просто інноваційним, а навіть шедевральним.

Як описати відпрацювання нового методу у декількох словах? Він використовує декілька не повністю випадкових послідовностей (тих, що можна хоча б на деякий відсоток передбачити) та генерує їх в одну, проте повністю випадкову. Недостатньо випадкові послідовності (це може бути ціна на біржевому ринку чи температура повітря) можна подивитись у статистиці. А от дійсно випадкова послідовність не має нічого з того, що можна було б спрогнозувати завчасно. Це можна порівняти із підкиданням монетки.

Нове дослідження, здається, хоче зруйнувати старий програмістський афоризм, який звучить як «сміття при вході, сміття на виході». Тут же, дві абсолютно некорисні та непридатні для дослідження випадковостей послідовності перетворюються на справжній діамант для науковця. Нове дослідження стане доповненням до класу методів, які той же Цукерман представив світовій спільноті ще наприкінці 1990-х років.

Яке ж відношення метод має до кібербезпеки. Цукерман представив метод, який дозволяє генерувати ключі для шифрування даних, які не зможуть зламати хакери. За словами професора, не дивлячись на існування схожих методів, його розробка набагато краща через те, що дозволяє досягти практично тих же результатів, використовуючи техніку набагато слабшу за технічними характеристиками.

Чернетка, яка була опублікована вченими, говорить про те, що для генерації дійсно випадкової послідовності, достатньо лише одного випадкового числа. Наприклад, це може бути навіть сторона монети під час кидка. Студент професора Ксін Лі вже демонстрував, як саме за допомогою монетки можна підвищити кількість генерованих випадкових чисел за методом, який розробив Цукерман.

Метод – дійсно прогресивний. Поки дослідники випадковостей радіють видатному відкриттю, світ бізнесу готується підвищувати кібербезпеку з його допомогою.