Матрица фотоаппарата как супернадежный генератор случайных чисел
Случайные числа нужны для надежного шифрования. Многим кажется удивительным, что компьютер не в состоянии самостоятельно генерировать потоки действительно случайных чисел и вся энтропия поступает из внешних источников.
Одним из таких источников является сам оператор ЭВМ. Случайные числа можно получать, собирая данные о перемещении компьютерной мыши и интервалах между нажатиями клавиш. Недостаток такого метода получения случайных чисел в их недостаточности. Когда действительно случайные числа заканчиваются, криптографические алгоритмы получают на их основе псевдослучайные последовательности, которые заметно снижают надежность алгоритмов шифрования.
Ученые из Женевского университета нашли способ получения дешевого и одновременно качественного генератора. Для этого они сняли с обычного фотоаппарата матрицу, немного ее модифицировали и получили квантовый генератор случайных чисел с производительностью свыше 1 Гбита в секунду, чего должно хватить практически для любых целей.
Основная идея устройства заключается в использовании квантовых шумов. Как известно еще из школьного курса физики, любой источник света излучает фотоны со случайными интервалами. Матрица квантового ГСЧ регистрирует эти фотоны, а затем собранные данные обрабатываются специальными алгоритмами, которые использует эффект квантового шума для генерации истинно случайных чисел. Ученым удалось добиться получения около 3 случайных бит на 1 пиксель матрицы. Таким образом, камера обыкновенного смартфона может использоваться как генератор случайных чисел со скоростью потока от 300 Мбит до 3 Гбит в секунду.
Научный труд женевских ученых проверяется криптологическим сообществом. Пока же с исследованием можно ознакомиться в открытом архиве научных публикаций.
Комментарии
comrade
23 сентября, 2014 - 01:05
Для ключей нужны действительно случайные числа.
Возможно, что и 1 гигабит случайных ключей в секунду может для чего-то понадобиться.
Но загвоздка в том, что основной поток данных шифруется симметричным генератором. И чтобы их потом расшифровать, потребуется та же последовательность случайных чисел. А тут квантовый фотоаппарат нам явно не помощник (-;
pomodor
23 сентября, 2014 - 01:23
Так он для другого. Вы же в курсе, что есть /dev/random и /dev/urandom. Когда в random данные заканчиваются, программы берут случайные числа из urandom, в котором «случайность» не вполне случайная и надежность шифрования падает (либо юзера заставляют елозить мышкой, чтобы пополнить random). Если юзер использует много всяких криптографических прибамбасов, /dev/random может и опустеть. Вот для борьбы с этим разработанный девай и предназначен.
Вы же, наверное, о квантовом шифровании. Там немного другая идея. Используется не квантовый шум, а квантовая запутанность — когда изменение состояния одной частицы ведет к изменению состояния другой, связанной с ней. Вот это идеальный алгоритм, который невозможно взломать. ;)
comrade
23 сентября, 2014 - 01:37
Да проблема с /dev/random – это как раз, когда требуется очень много ключей.
А про квантовую передачу – вчера была новость, что уже на 25 км запутанность сработала:
http://news.yandex.ru/yandsearch?cl4url=ugnovosti.ru%2Farticles%2Fdetail...
pomodor
23 сентября, 2014 - 01:46
О самом интересном умолчали. Состояние второй частицы должно измениться в тот же момент, то есть сигнал передается быстрее скорости света, что противоречит основам теории относительности. То есть, либо экспериментаторы врут, либо Эйнштейн ошибся.
comrade
23 сентября, 2014 - 02:27
Да, это Вы в самую точку попали.
Действительно взаимодействие происходит мгновенно.
Это главный прикол и есть!
В принципе, противоречия нет, т.к. ни энергия, ни материя при «квантовой телепортации» не передаются, а только информация. Просто другой раздел физики.
Объект – быстрее скорости света – можно и без квантовой механики «изготовить».
Посветите, например на Луну, «фонариком», а потом начните фонарик быстро поворачивать. Вы увидите (по крайней мере, это можно зафиксировать приборами:), что «зайчик» бежит по поверхности Луны быстрее скорости света:)))
pomodor
23 сентября, 2014 - 02:47
Как это? Само определение такое не допускает:
Но будет отлично, если все так, как Вы говорите. :) Это делает возможным мгновенную телепортацию, что открывает возможность для покорения глубокого космоса,
о чем так долго говорили большевики.Правда, предстоит еще что-то сделать с принципом неопределенности, несколько затрудняющим телепортацию. Но раз скорость света превзошли, то и с теориями Гейзенберга разберутся. :)pomodor
23 сентября, 2014 - 03:06
Не побежит. Побежал бы он только в том случае, если бы скорость света была бесконечной. То есть, из фонарика вылетает фотон, летит себе к Луне, а пока мы быстро передвигаем фонарик и к Луне вылетает еще один фотон. Оба в разное время достигают поверхности. Какой из двух фотонов,
приземлившихсяприлунившихся в разных местах и в разное время, считать зайчиком, «бегущим по Луне быстрее скорости света»?Это как быстро вертеть головой, переводя взгляд с одной звезды на другую, и утверждать, что взгляду удалось преодолеть световой барьер, ведь между звездами, которые на небе кажутся близкими могут быть миллиарды световых лет. А мы с одной на другую за доли секунды «перелетаем». :)
comrade
23 сентября, 2014 - 09:37
Так точно! :-)
"Зайчик" действительно может «бежать» быстрее света, т.к. соседние пятна будут образованы отражением разных фотонов :-)))
Но, визуально, это действительно будет светящийся объект, который может перемещаться от точки А до точки Б за время – меньшее чем нужно для этого свету.
Не знаю, сможет ли глаз такого быстрого зайчика заметить. Но фотоприёмники в А и Б – легко. Фиксируем, делим расстояние на время, удивляемся (в первый момент:-).
Разница с квантовой телепортацией в том, что «зайчик» никакой информации из А в Б передать не может.
Правда в случае квантовой телепортации передаче полезной информации мешает принцип неопределённости. Мы получим не те сведения, которые хотели передать, а «ценную» информацию о том, что с парной частицей произошло случайное событие в случайное время:)))
Комментировать