Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
27 мая 2018, воскресенье, 02:41
Facebook Twitter VK.com Telegram

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

25 августа 2009, 15:26

Криптография по Ласло Кишу

Знание — сила

Еще в 1928 году сотрудники Лаборатории Белла Гарри Найквист и Джон Джонсон открыли эффект теплового шума. Шумы присутствуют в любом электронном приборе и могут быть серьезной помехой измерениям, поэтому традиционно их стараются сократить до минимума. Однако недавно американский физик Ласло Киш взглянул на тепловой шум с иной точки зрения, предложив использовать его для передачи шифрованных сообщений. При помощи шума в каналах связи кодируется сигнал, передаваемый по этим каналам, и потенциальному шпиону не удается усслышать ничего, кроме обычных помех. Борис Булюбаш в своей статье рассказывает об идее Ласло Киша и подробно описывает его методику шифрования, а также приводит комментарии экспертов. Статья опубликована в журнале «Знание-сила» (2009. № 7).

Принцип неопределенности Гейзенберга является, как известно, одним из базовых принципов квантовой теории. Именно он определяет «естественные пределы измерений» в физике, запрещая точное определение одновременно и координаты, и импульса элементарной частицы. Что же касается таких вполне «макроскопических» величин, как напряжение и сила тока, то точность их определения, казалось бы, ограничивается только «качеством» измерительного прибора – вольтметра или амперметра. Как учат нас в школе, зная сопротивление участка цепи и силу протекающего в цепи тока, мы, обратившись к закону Ома, легко можем определить также и напряжение на этом участке. В частности, в случае нулевого тока напряжение в цепи также будет отсутствовать.

Однако  еще в 1928 году Гарри Найквист и Джон Джонсон, разрабатывавшие первые электронные приборы в знаменитой Bell’s Laboratory, открыли эффект теплового шума. Эффект Найквиста — Джонсона состоит в том, что даже в отсутствие электрического тока в проводнике существуют флуктуации напряжения, вызванные хаотическими тепловыми движениями электронов. Расчеты показали, что флуктуации напряжения определяются сопротивлением участка цепи и его температурой. Естественно, что тепловые шумы присутствуют в любом электронном приборе. Однако в телевизоре мощность таких шумов пренебрежимо мала (десятые доли пиковатта), в случае же слабых сигналов тепловой шум может стать весьма серьезной помехой измерениям, а потому электронщики стремятся снизить его уровень до минимально возможного.

Именно  такой работой занимались в 1964 году радиоастрономы все той же Bell’s Laboratory Роберт Уилсон и Арно Пензиас. Наблюдая радиоизлучение одного из звездных объектов в созвездии Кассиопеи, они безуспешно пытались избавиться от фонового шума в своем радиотелескопе. Решение проблемы было неожиданным… Совершенно случайно Пензиас узнал о гипотезе реликтового излучения — пронизывающего космическое пространство излучения Большого Взрыва, остывшего до крайне низкой температуры за миллиарды лет существования Вселенной. Проведя совместно с Уилсоном необходимые измерения, он убедился, что столь досаждавший им шум свидетельствовал, что радиотелескоп регистрирует реликтовое излучение. В итоге умение увидеть проблему теплового шума с иной точки зрения принесло Пензиасу и Уилсону Нобелевскую премию по физике в 1978 году; они были удостоены ее за «открытие космического микроволнового фонового излучения».

Американский физик Ласло Киш также взглянул на тепловой шум с иной точки зрения, предложив использовать эффект Найквиста – Джонсона для… передачи шифрованных сообщений. Методика шифрования «по Кишу» выглядит следующим образом. Алиса и Боб – традиционные персонажи рассказов о шифровальных схемах, – находясь на противоположных концах линии передачи, имеют в своем распоряжении два одинаковых комплекта, в каждом из которых два резистора: один – с маленьким сопротивлением и один – с большим. Предположим, что и Алиса, и Боб подключают к линии передачи один резистор из двух, подсоединяя один конец резистора к линии передачи, а другой – к Земле (каждый раз они выбирают резистор случайным образом и независимо друг от друга).

Вслед за этим Алиса и Боб измеряют уровень теплового шума в линии. Согласно теории вероятности, в среднем в одном случае из четырех они оба выберут резисторы с большим сопротивлением (и зафиксируют максимальный уровень теплового шума). Точно так же с вероятностью ¼ оба они выберут резисторы с маленьким сопротивлением (и соответственно зафиксируют минимальный уровень теплового шума). И наконец, с вероятностью ½ они выберут разные резисторы (большой – у Боба, маленький – у Алисы либо наоборот), а уровень шума в линии передачи будет в этом случае промежуточным. Таким образом, если Боб выбрал большой резистор и обнаружил в линии промежуточный уровень теплового шума, он с полным на то основанием делает вывод, что Алиса выбрала маленький резистор. Фактически это означает, что в результате измерения Боб и Алиса обменялись одним битом информации. При этом заранее — до сеанса связи — они договариваются, какому набору резисторов сопоставить «1», а какому – «0». Например, выбор Бобом большого резистора при регистрации им промежуточного уровня теплового шума может означать 1, а выбор маленького резистора (при том же уровне шума) соответствует 0. В итоге Алиса и Боб располагают идентичными – и кроме них, никому не известными – последовательностями нулей и единиц. Именно эти последовательности могут стать шифрами для их последующей переписки.

Потенциальный шпион (обычно именуемый Евой) может, конечно, подключиться к линии связи и измерить уровень теплового шума. Однако Еве не удастся установить тот факт, что по линии передается информация. Даже если ей станет известно, что Алиса и Боб создают совместными усилиями секретный код, выяснить, какой именно резистор выбрала Алиса, а какой Боб, невозможно. А следовательно, невозможно установить, ноль или единица скрывается за переданным по линии битом информации. Более того, подключившись к линии передачи, Ева повысит уровень теплового шума, и герои нашего мысленного эксперимента немедленно поймут, что за ними следят.

Как сообщает журнал New Scientist, идеи Ласло Киша вызвали большой интерес – не в последнюю очередь потому, что они разрушают монополию квантовой криптографии. Напомним, что в устройствах квантовой криптографии информация передается посредством одиночных фотонов различной поляризации – как правило, с использованием оптоволоконных линий связи. Потенциальный шпион, перехватывая фотоны и измеряя их параметры, неизбежно — в силу особенностей квантового измерения — меняет эти характеристики. А, следовательно, присутствие шпиона может быть легко установлено.

На  каком уровне находится реализация идей Ласло Киша? Уже изготовлено устройство, которое позволит отправлять секретные сообщения по линии длиной в 2000 километров, в то время как квантовая криптография используется для линий протяженностью не более нескольких сотен километров. Согласно оценкам самого Киша, стоимость будущей установки не превысит нескольких сотен долларов. Весьма важно при этом, что новый метод шифровки, в отличие от квантовой криптографии, допускает использование обычных линий связи, в то время как квантовая криптография предполагает обычно использование существенно более дорогого оптоволокна. Добавим к этому, что устройства квантовой криптографии уязвимы к воздействию пыли (если связь осуществляется с помощью лазера) и температурным колебаниям.

Рассказывая об идее Ласло Киша, журнал New Scientist приводит точки зрения экспертов. Брюс Шнейер, основатель фирмы BT Counterpane, занимающейся бизнесом в сфере сетевой безопасности, считает, что к идее Киша «следует отнестись серьезно», и замечает, что был поражен ее простотой, еще когда впервые услышал о ней. В то же время другой эксперт, Вестон Тью, работающий в Национальном институте стандартов и технологии, считает, что реализация метода для линий передачи большой протяженности может столкнуться с проблемами. А Янош Бергу, физик-теоретик из Нью-Йоркского городского университета, замечает, что если провод сам по себе обладает заметным сопротивлением, то флуктуации будут несколько выше на том его конце, где выбран большой резистор, — обстоятельство, которое может использовать потенциальный шпион. Напоминая об этом, Бергу, однако, замечает: «Я верю в красивые и простые идеи. И это – одна из них».

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

26.05 21:12 Итальянский футболист убил бывшую девушку
26.05 20:44 Абэ назвал срок подписания мирного договора РФ и Японии
26.05 20:28 Рогозин провел сеанс связи Кремля с МКС
26.05 19:30 Disney вынужден назвать Пятачка Хрюней из-за авторских прав
26.05 18:46 Порвавшего картину Репина вандала не смогли арестовать из-за паспорта
26.05 18:25 Песков рассказал о страхе перед Путиным
26.05 17:24 Россия сделала Турции 10,25-процентную скидку на газ
26.05 16:51 Путин впервые встретился с новым составом правительства
26.05 16:42 Собянин объявил о решении бороться за пост мэра Москвы
26.05 15:50 Сборная РФ по футболу прошла допинг-контроль в Австрии
26.05 15:15 Генсек НАТО назвал дату переговоров с Россией
26.05 14:50 Главы КНДР и Южной Кореи провели вторые переговоры
26.05 14:39 Зампред ЦБ РФ назвала условия признания платежей в криптовалюте
26.05 14:13 В Москве побит рекорд по высоте атмосферного давления
26.05 14:05 Футбольных хулиганов «с репутацией» не пустят на игры ЧМ-2018
26.05 13:56 Адвокат Винника собрался судиться с правоохранительными органами РФ
26.05 13:00 Обвиняемый по делу «Зимней вишни» глава МЧС Кузбасса заплакал в суде
26.05 11:37 Третьяковка созвала реставраторов спасать порванную вандалом картину Репина
26.05 11:19 Расходы РФС на сборные команды вышли за рамки бюджета
26.05 10:55 Кабмин предложил увеличить расходы ПФР более чем на 90 млрд рублей
26.05 10:39 В Марселе неизвестные убили двух человек из автоматов Калашникова
26.05 10:08 Посетитель Третьяковки повредил шедевр Репина
26.05 09:32 Власти Украины предупредили народ о возможном подорожании газа на 70%
26.05 09:20 Главе кузбасского МЧС предъявили обвинение в халатности и растрате
25.05 20:56 Полиция и Росгвардия опробовали щит с электрошоком
25.05 20:08 Умерла вторая из трех выживших при крушении Boeing 737 на Кубе
25.05 19:57 Путин отказался от третьего срока
25.05 19:49 Глава МВФ призвала «переосмыслить» антироссийские санкции
25.05 19:33 Минобороны отчиталось об увольнении «Ориона»
25.05 19:11 Минфин США разрешил получать доход по приобретенным до санкций обязательствам
25.05 18:51 Минфин пообещал закон об офшорных зонах в ближайшее время
25.05 18:21 Вайнштейна отпустили под залог в 1 млн долларов
25.05 18:02 Сергей Шнуров объявил о разводе с женой
25.05 17:48 Посольство РФ потребовало от Британии извинений за Скрипалей
25.05 17:30 Путин вступился за Иран
25.05 17:09 Вайнштейна официально обвинили в изнасиловании
25.05 17:07 Мужчина взял заложников в McDonald's в Великобритании
25.05 16:46 Путин проведет первую встречу с новым правительством РФ
25.05 16:40 Трамп объявил о возобновлении обсуждения встречи с Ким Чен Ыном
25.05 16:25 Путин предупредил об угрозе невиданного мирового кризиса
25.05 16:21 Facebook и Google получили иски на миллионы евро из-за новых правил ЕС
25.05 16:03 Путин сообщил о подготовке изменений в налоговую систему
25.05 15:41 Силуанов предупредил министров о личной ответственности за реформы
25.05 15:41 Кинопроизводители пригрозили «Яндекс» и Google исками за пиратство
25.05 15:35 Крупное здание греко-римской эпохи найдено к северу от Каира
25.05 15:14 Глава Минтруда поддержал предложение о корпоративных пенсиях
25.05 15:13 Путин раскрыл интимную тайну мировой экономики
25.05 14:56 Харви Вайнштейн арестован
25.05 14:34 Почти все опрошенные россияне рады Крымскому мосту
25.05 13:53 Исследователи вычислили офицера «Ориона» из дела о гибели MH17
Apple Bitcoin Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Twitter Абхазия аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия Австрия автопром администрация президента Азербайджан акции протеста Александр Лукашенко Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Антон Силуанов Аргентина Аркадий Дворкович Арктика Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия аукционы Афганистан Аэрофлот баллистические ракеты банковский сектор банкротство Барак Обама Басманный суд Башар Асад Башкирия беженцы Белоруссия Белый дом Бельгия беспилотник беспорядки биатлон бизнес биология бокс болельщики «болотное дело» большой теннис Борис Немцов борьба с курением Бразилия Валентина Матвиенко вандализм Ватикан ВВП Великая Отечественная война Великобритания Венесуэла Верховная Рада Верховный суд взрыв взятка видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» визовый режим Виктор Янукович вирусы Виталий Мутко «ВКонтакте» ВКС Владивосток Владимир Жириновский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин ВМФ Внуково военная авиация Волгоград ВТБ Вторая мировая война вузы ВЦИОМ выборы выборы губернаторов выборы мэра Москвы Вячеслав Володин гаджеты газовая промышленность «Газпром» генетика Генпрокуратура Германия ГИБДД ГЛОНАСС Голливуд гомосексуализм госбюджет Госдеп Госдума госзакупки гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь Дагестан Дальний Восток декларации чиновников деньги День Победы дети Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин доллар Домодедово Дональд Трамп Донецк допинг дороги России драка ДТП Евгения Васильева евро Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет ЕГЭ «Единая Россия» Екатеринбург ЕСПЧ естественные и точные науки ЖКХ журналисты Забайкальский край закон об «иностранных агентах» законотворчество здравоохранение в России землетрясение «Зенит» Израиль инвестиции Ингушетия Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция ипотека Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область искусство ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан казнь Калининград Камчатка Канада Кемерово Киев Ким Чен Ын кино Киргизия Китай климат Земли КНДР Книга. Знание Компьютеры, программное обеспечение Конституционный суд Конституция кораблекрушение коррупция Космодром Байконур космодром Восточный космос КПРФ кража Краснодарский край Красноярский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым Ксения Собчак Куба культура Латвия ЛГБТ ЛДПР Левада-Центр легкая атлетика Ленинградская область лесные пожары Ливия лингвистика Литва литература Лондон Луганск Малайзия Мария Захарова МВД МВФ медиа медицина междисциплинарные исследования Мексика Мемория метро мигранты МИД России Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст «Мистраль» Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС мобильные приложения МОК Молдавия монархия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка Мурманская область МЧС наводнение Надежда Савченко налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука «Нафтогаз Украины» недвижимость некоммерческие организации некролог нефть Нигерия Нидерланды Нобелевская премия Новосибирск Новые технологии, инновации Новый год Норвегия Нью-Йорк «Оборонсервис» образование обрушение ОБСЕ общественный транспорт общество ограбление Одесса Олимпийские игры Ольга Голодец ООН ОПЕК оппозиция опросы оружие отставки-назначения офшор Павел Дуров Пакистан палеонтология Палестинская автономия Папа Римский Париж ПДД педофилия пенсионная реформа Пентагон Петр Порошенко пищевая промышленность погранвойска пожар полиция Польша похищение Почта России права человека правительство Право правозащитное движение православие «Правый сектор» преступления полицейских преступность Приморский край Продовольствие происшествия публичные лекции Рамзан Кадыров РАН Революция в Киргизии Реджеп Эрдоган рейтинги реклама религия Республика Карелия Реформа армии РЖД ритейл Росавиация Роскомнадзор Роскосмос «Роснефть» Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Ростов-на-Дону Ростовская область РПЦ рубль русские националисты РФС Санкт-Петербург санкции Саудовская Аравия Сахалин Сбербанк Свердловская область связь связь и телекоммуникации Севастополь сельское хозяйство сепаратизм Сербия Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Сирия Сколково Славянск Следственный комитет следствие смартфоны СМИ Совбез ООН Совет по правам человека Совет Федерации сотовая связь социальные сети социология Сочи Сочи 2014 «Спартак» спецслужбы «Справедливая Россия» спутники СССР Ставропольский край стихийные бедствия Стихотворения на случай страхование стрельба строительство суды суицид Счетная палата США Таджикистан Таиланд тарифы Татарстан театр телевидение телефонный терроризм теракт терроризм технологии Трансаэро транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство уголовный кодекс УЕФА Узбекистан Украина фармакология ФАС ФБР Федеральная миграционная служба физика Филиппины Финляндия ФИФА фондовая биржа фоторепортаж Франсуа Олланд Франция ФСБ ФСИН ФСКН футбол Хабаровский край хакеры Харьков Хиллари Клинтон химическое оружие химия хоккей хулиганство цензура Центробанк ЦИК ЦРУ ЦСКА Челябинская область Чехия Чечня ЧМ-2018 Швейцария Швеция школа шоу-бизнес шпионаж Эбола эволюция Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Эстония этология Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко ядерное оружие Якутия Яндекс Япония

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.