Швейцарські фізики перетворюють Nokia N9 у квантовий генератор випадкових чисел

У сфері комп'ютерної безпеки використання генератора випадкових чисел (RNG) є основою для створення будь-якої криптографічної системи. Наприклад, RNG використовуються для захисту персональних даних при обробці кредитних карток, здійснених через Інтернет. Не для вас, щоб пояснити.



Цікаві новини від галузі розробки генераторів випадкових чисел, що прийшли нещодавно з Швейцарії: фізики з Університету Женева знайшли спосіб отримання випадкових чисел за принципом квантової невизначеності при обробці сигналу від датчика цифрової камери Nokia N9.
Давайте спробуємо розібратися, що це неправильно.

Про стан справ в галузі криптографії в даний момент можна відзначити, що останнім часом винайдено досить багато способів отримання випадкових і псевдорамних чисел з різних джерел.

Однак, важливо не тільки створити систему генерації ряду, але зробити це так, щоб вона не була слабкою ланка при захисті криптографічної системи (системи з псевдодеромними петлями можна зламати нападниками). Це досить неприваблива проблема, яка не може бути вирішена належним чином за допомогою програмного забезпечення, оскільки має обов'язково бути якийсь аналоговий потік ззовні системи.

Найкраще рішення в цьому випадку - використання квантового генератора випадкових чисел, що дає можливість прогнозувати створення випадкових петель.

Принцип роботи РНГ заснований на аналізі (калькуляції) фотонної емісії. Цей квантовий процес властиво випадковому, так як випадкове число фотонів отримують з джерела світла в обумовлений час.

Хоча цей метод, як правило, досить дорогий і складний, швейцарські студенти, здається, знайшли бюджетне рішення на основі смартфона Nokia N9.

Автори наукової роботи відзначають, що світлочутливі датчики сучасних смартфонів досягали високої якості і здатні враховувати квантові ефекти такого роду.

Кожен піксель в датчикі 8MP Nokia N9 в студентському прототипі може виявити кількість фотонів протягом періоду часу, а потім перетворити їх в ряд випадкових чисел.

Після ряду випробувань, де зелений світлодіод діяв як джерело світла, рівномірно підсвічуючи всі пікселі в датчикі, можна було розрахувати продуктивність цієї системи. В результаті були випадкові числа в потік 1 мегабіт/с. Звичайно, це далеко від рекордної фігури для систем RNG, але це більш ніж достатньо для надійного криптографічного шифрування додатків для мобільних пристроїв. Також було встановлено, що генератор Nokia N9 виробляє лише одне відхилення від ідеальної випадкової послідовності на 1096 ітерації.

Порівняння вимірювань квантового та класичного шуму на спеціалізованому детекторі ATIK 383L та смартфону Nokia N9 (знизу)

Детальніше про цей проект можна прочитати в опублікованому дослідженні за посиланням.

Джерело: habrahabr.ru/company/Nokia/blog/237545/