همه چیز درباره رمزگذاری و هک شدن – رمزگذاری کوانتومی

سلام به همه همراهان مجله می مارکت. قبل از اینکه در مورد انواع رمزگذاری صحبت کنیم بهتره اول بدونیم که رمزگذاری چیه.

رمزگذاری: برگرفته از ویکیپدیا، رمزگذاری به طور ساده در فرآیند ثبت اطلاعات به کار میره. اما این تمام مسئله نیست. اطلاعات خیلی بیشتری هست که باید در موردش بدونیم. اینکه چطور اطلاعات رمزگذاری میشن؟ آیا بر اساس معادلات ریاضی یا نظریه‌های فیزیک هست و … .

احتمالا تا الان تعجب کرده باشین که واقعا؟ نظریه‌های فیزیک؟ آره، دقیقا صحبت از مکانیک کوانتومه که در ادامه بهتون میگم.

بیاید اول در مورد انواع رمزگذاری صحبت کنیم. به طور گسترده رمزگذاری به 2 بخش تقسیم میشه (این اطلاعات رو توی اینترنت با توضیح ساده پیدا نمی‌کنید):

• رمزگذاری کلاسیک
• رمزگذاری کوانتوم

رمزگذاری کوانتومی نوعی رمزگذاری شخصیه، اما رمزگذاری کلاسیک در دو نوع طبقه بندی میشه:

• نامتقارن (رمزگذاری با رمزگشایی عمومی-خصوصی)
• متقارن

بیاید کمی با جزئیات اونا بیشتر آشنا بشیم.(فقط یکم چون رمزگذاری توی اینترنت کلاسیک که استفاده می‌کنیم زیاد هست. درسته یه اینترنت هم داریم به نام اینترنت کوانتوم!)

رمزگذاری نامتقارن کلاسیک:

بیاید اینو با یه مثال بفهمیم. فرض کنید شما رئیس تیم علوم داده یک سازمان هستید و دانشمندان که داده هستن (انواع مختلف داده‌ها) تحت نظر شما کار میکنن. شما می‌خواید همه این داده‌ها رو بدون نشت فنی از همشون دریافت کنید. یک کلیدهای عمومی رو برای همه دانشمندان داده فراهم می‌کنید و با استفاده از اونا اطلاعات و داده‌ها رو رمزگذاری و برای شما ارسال میکنن، این ارسال به جایی هست که فقط با یک کلید خصوصی (که فقط برای شماست) برای رمزگشایی داده استفاده میشه.

به این ترتیب ما از دو کلید عمومی و خصوصی به ترتیب برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام بدون هیچ نشت فنی استفاده می‌کنیم. (مگر اینکه هک بشه)

پس این داده ها خیلی امن هستن، اما یک مشکل برای اون وجود داره که زمان محاسبه اعتبار کلیدها بین افراد عمومی و خصوصی بسیار زیاد و وقت گیره. به خاطر همین یک نوع رمزگذارری دیگه وجود داره (که ایمنی کمتر داره اما سریعتره):

رمزگذاری کلاسیک متقارن:

این رمزگذاری فقط از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌کنه. پس این خیلی سریعتره و برای انتقال داده انبوه استفاده میشه. اما همونطور که فکر می‌کنید امنیتش کمتره، چرا که اگر بتونیم کلید رو بشکنیم به داده‌های رمزگذاری شده و رمزگشایی شده دسترسی پیدا می‌کنیم. هکرها هم برای همین کار نشستن، امنیتش خیلی کمه.

پس راهکار چیه؟

برای حل این مشکل از چیزی به نام SSL/TSL Handshake استفاده می‌کنیم. چی هست؟ نیازی نیست زیاد بهش فکر کنید. چیز سختی نیست. این فقط یه اصطلاحیه که در هر گواهی دیجیتال برای رمزگذاری متقارن و نامتقارن استفاده میشه. حالا ممکنه با خودتون فکر کنید چطور در هر دوتاش استفاده میشه؟ به طور مختصر اینجا توضیح میدم.

وقتی ما برای اولین بار وارد یک وب سایت میشیم، برای اطمینان از ایجاد ارتباط بین کاربر و وبسایت منبع، از رمزگذاری نامتقارن استفاده میکنیم. بعد از برقراری اتصال، اطلاعات عمده با استفاده از رمزگذاری متقارن مبادله میشه چون کاربر به عنوان یک مشتری شناخته شده برای وبسایته و در ابتدا اتصال با استفاده از رمزگذاری نامتقارن امن شده.

خب صحبت کردن در مورد رمزگذاری‌های کلاسیک کافیه، که از الگوریتم ریاضی برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام‌ها استفاده می‌‌کنه. حالا بیاید افق دانشمون رو به چیزی فراتر از اینا گسترش بدیم، چیزی که جهان قبلا هرگز ندیده اما احتمالا در دهه آینده شاهد اون خواهیم بود، رمزگذاری کوانتومی. از اونجایی که سعی می‌کنم این موضوع رو برای همهم توضیح بدم، این مورد رو محدود به تئوری و ایده اصلی رمزگذاری کوانتومی و تفاوت رمزگذاری کوانتومی با رمزگذاری کلاسیک می‌کنم.

رمزگذاری کوانتومی:

رمزگذاری کوانتومی جایگذین تمام الگوریتم‌های رمزگذاری عملی ریاضی با یک مفهومی نظری و علمیه (اما بر اساس صدها فرض) – مکانیک کوانتوم. کاری که ما می‌تونیم انجام بدیم اینکه فوتون‌ها (ذره اساسی نور) رو بین منبع و گیرنده قرار بدیم. اگر در مورد در هم تنیدگی یا سوپراپیشن چیزی نمی‌دونید، فوتون‌ها باید در حالت سوپراپیشن 0 و 1 باشن. دستیابی به این امر با قطب بندی فوتون‌ها بسیار سادست. اما چالش اصلی در واقع اینکه سالم نگه‌داشتن درهم تنیدگی و دست نخورده برای ارتباط از راه دور سخته. به نظر میرسه درهم تنیدگی در مسافت بسیار کمی مختل میشه و ارتباطات از راه دور رو تقریبا غیرممکن می‌کنه.

اگر می‌خواید جالب‌ترین قسمت رمزگذاری کوانتومی رو بدونید ادامه این مطلب رو بخونید.

رمزگذاری کوانتومی غیرقابل هک کردنه. احتمالا الان با خودتون میگید غیر ممکنه. اما حقیقته. اطلاعات با استفاده از فوتون‌‌های قطبی در هم پیچیده ارسال میشن. اگر کسی از خارج بخواد به فوتون‌های رمزگذاری شن نفوذ کنه، بلافاصله حالت دو قطبی شدن در فوتون تغییر می‌کنه و پیام از دست میره.

پس این روش خیلی امنه درسته؟ بله درسته. اما خیلی مبهمه و یک چیزی خیلی خطرناکه در این مورد. اگر رمزگذاری کوانتومی به طور کامل قبل از تغییر همه رمزگذاری‌های استاندارد استفاده بشه، عذاب در این سیاره فقط در عرض چند ساعت محقق میشه. رایانه‌های کوانتومی این توانایی رو دارن که در عرض چندساعت به راحتی رمزگذاری کلاسیک رو بشکنن، حتی بمب‌های هسته ای. خب بیاید این مقاله رو همینجا تموم کنیم.

احتمالا حالا سوالی که وجود داره اینکه چطور می‌تونیم فوتون‌ها رو منتقل کنیم؟ آیا می‌تونیم از ماهواره برای ارسال اطلاعات کوانتومی استفاده کنیم؟ چطور می‌تونیم به طور کامل به موضوع به این پیچیدگی دست یافت؟ موضوع آینده مجله می مارکت در مورد شبکه‌های کوانتومی و اینترنت کوانتومی خواهد بود.

اگر سوالی در مورد این مقاله داشتید توی کامنت‌‌ها بپرسید.