יומיות 08.09.2019: קריפטוגרפיה 101 וקריפטוגרפיה קוונטית

כמה פעמים בשנה פוסט בבלוג חוטף חיידק ויראלי. המקרה האחרונה הוא פוסט היומיות האחרון, שבמשך כמה ימים הגיעו מאות מבקרים בשעה לקרוא אותו.

אם אתם מאלו שהגיעו בעקבות הפוסט והחליטו להישאר – ברוכים הבאים!

1. קריפטוגרפיה היא עוף מרתק בעולם המתמטיקה.

המטרה של קריפטוגרפיה היא לבנות בעיות שאי אפשר לפתור. הצפנה נגיד, היא בעיה כזאת. הבעיה של הצפנה היא פיענוח הטקסט המוצפן, בלי לדעת את השיטה בה הוצפן הטקסט. בהצפנה טובה, צופה מהצד לא יכול לפתור את הבעיה.

עד שנות ה-60-70 קריפוגרפיה הייתה סוג של אומנות. המצפינים היו לוקחים טקסט, יוצרים שיטה נורא יצירתית להצפין אותו. אם הם לא היו מצליחים לפענח את ההצפנה של עצמם, הם היו אומרים “אחלה, זה נראה לי מספיק טוב”, ומשתמשים בזה בצבא. אמנות.

איפושהו לפני 50 שנה קריפטוגרפיה עברה להיות מתמטיקה. המתמטיקאיים השתמשו בתורת החישוב כדי למצוא קבוצת בעיות (שאנחנו חושבים) שאי אפשר לפתור. בהתבסס על הבעיות האלה, הן יצרו עולם שלם של קריפטוגרפיה. הקריפטוגרפיה של המתמטקאיים היא לא אומנות, היא מדע. המתמטיקאיים הוכיחו שבשיטה הנוכחית בה מחשבים עובדים, אי אפשר לפצח את ההצפנות שלהם.

מה שחשוב להבין, זה שכל הקריפטוגרפיה הזאת מתבססת על המודל הנוכחי של המחשבים. אם המודל ישתנה, כל הקריפטוגרפיה יכולה להיזרק לפח.

פה נכנס לתמונה המחשב הקוונטי. המחשב הקוונטי הוא מודל אחר לגמרי של חישוב, והרבה מהבעיות ה”לא פתירות” שקריפטוגרפיה מתבססת עליהן, כן פתירות במחשב קוונטי.

אם מחשב קוונטי אי פעם יווצר – ויש הרבה חובבי תיאוריות קונספירציה שבטוחים שהוא כבר נוצר במרתפי הצבא האמריקאי – עולם ההצפנה המודרני בבעיה.

התחום שאמור לפתור את זה הוא קריפטוגרפיה פוסט-קוונטית. כי גם למחשב קוונטי יש מגבלות (משהו שסופרי מדע בדיוני נוטים לשכוח). קריפטוגרפיה פוסט-קוונטית בונה שיטות הצפנה בהתבסס על בעיות שמחשב קוונטי לא יכול לפתור.

תחום נוסף שקשור למחשבים קוונטיים, הוא קריפטוגרפיה קוונטית. זה שם מאד דומה לשם הקודם, אבל המשמעות שונה. בקריפטוגרפיה קוונטית משתמשים בתכונות המחשב הקוונטי כדי ליצור שיטות הצפנה. נגיד, זה שמידע יכול להתקיים במצב קוונטי רק במקום אחד, או שהוא “נהרס” ברגע שמסתכלים בו.

אם יוצרים שיטות קריפטוגרפיות בהתבסס על תכונות המחשב הקוונטי, מקבלים פתאום קריפטוגרפיה שההנחות שלה הן לא מתמטיות, אלא פיזיקליות. היא לא מתבססת על בעיות שהמתמטיקה אומרת שאי אפשר לפתור בעזרת מחשב קוונטי, אלא על הנחות הפיזיקה הקוונטית. כל עוד ההנחות האלה נכונות, הקריפטוגרפיה תהיה בטוחה.

מכיוון שכל הדברים האלה נשמעים טוב, נשאלת השאלה, למה -IEEE Spectrum שואל האם קריפטוגרפיה קוונטית צריכה איתחול מחדש?

נתחיל מהנקודה הכי חשובה לדעתי: מחשב קוונטי לא קיים, ויכול להיות שלעולם לא נצליח לבנות אחד כזה. מה שכן קיים זה מחשב קוונטי כל כך חלש או מאיכות כל כך נמוכה, שהוא פחות מוצלח ממחשבים קלאסיים.

עם זאת, יש כמה חברות שמציעות שירותים של קריפטוגרפיה קוונטית. אני מודה שקשה לי להבין איך, אולי עם המחשבים הקוונטים החלשים. הן מספקות שירותים לממשלות וארגונים גדולים (בנקים).

הבעיה עם השירותים שלהן היא כפולה. מצד אחד, כל השיטות האלה טובות לקנה מידה קטן, ולא עובדות בקנה מידה גדול. מצד שני, אין כרגע שום בעיה עם קריפטוגרפיה קלאסית. ואם כן תתגלה בעיה כזאת, אז קריפטוגפיה פוסט-קוונטית אמורה לתקן אותה במהירות וקלות רבה מקריפטוגרפיה קוונטית. כלומר, יש להם שיטה לא מוצלחת שמחפשת פתרון.

2. חברי הטוב גדי עברון התחיל לכתוב micro-fiction: סיפורים מאד מאד קצרים. אתם מוזמנים לקרוא את הסיפורים.

הנה התמונה שהכין Steve Hai לאתר שלו. הומאז’ מדב”פ ל-Lunch atop a Skyscraper.

דמויות מדע בדיוני ופנטזיה אוכלות צהריים על עמוד מנוף

3. לפני שנה פירסם melquiadess פה את מדריך מה זה קריספר (CRISPR)? זה היה אחד הפוסטים הפופולריים ביותר בבלוג בשנה האחרונה, מה שאומר שאנשים אכן רוצים לדעת, מה זה לכל הרוחות קריספר.

מהמדריך לומדים שקריספר חותך מולקולות DNA. מהמדריך גם לומדים שיש לקריספר מגבלות, הטכנולוגיה עושה טעויות לפעמים, והמימוש שלה מוגבל לרצפים קצרים.

חוקרים מבריטניה פירסמו שיטה חדשה, שנותנת עכשיו לקריספר לחתוך ולהדביק מקטעים גדולים יותר ב-DNA, ובדיוק רב יותר.

אין לי את הידע כמובן להבין את המשמעות של השיפור הזה מבחינת פיתוחים טכנולוגיים. אבל אני ממש מאושר שהצלחתי להבין מה הטכניקה עושה, בזכות מדריך קריספר.

4. ב-16 עד ה-18 לספטמבר יערך כנס מדעי המחשב והשפעתם על עתידנו בירושלים. קורים דברים מעניינים בישראל, זה בטוח.

5. חברות השכרת הרכב רוצות להכניס לרחובות שלנו קורקינטיים אוטונומיים, או כאלה שנוסעים בשלט רחוק. אם תזמינו אותם, הקורקינט יגיע אליכם לבד. בסיום השימוש, הוא יחזור לתחנת העגינה.

אני בעד קורקינטיים, אני נגד טרנד השיתוף שיצא מכלל שליטה. בחייאת, תשקיעו בליצור קורקינטיים שמתקפלים לגודל קטן. קורקינטיים שאפשר להעלות על המטוס, למשרד או לדירה. ומי שלא רוצה רכוש משלו? ישר לקיבוץ.

6. הוצאת Angry Robot, שהוציאה באפריל את לב המעגל של קרן לנדסמן באנגלית, ממשיכה במסעה בעולם המדב”פ הישראלי. ב-2020 היא תתרגם ותוציא את סימנטוב של אסף אשרי.

7. הדברים בגללם אני אוהב את האינטרנט:

פורסם בקטגוריה יומיות. אפשר להגיע לכאן עם קישור ישיר.

14 Responses to יומיות 08.09.2019: קריפטוגרפיה 101 וקריפטוגרפיה קוונטית

  1. מאת ההוא‏:

    יש לך סטטיסטיקה כלשהי שיכולה להסביר את הויראליות של היומיות הקודם?

    • מאת ניימן‏:

      מה זאת אומרת סטטיסטיקות? מבחינת מספרים קראו אותו פי 10 אנשים בערך מאשר פוסט רגיל.

      בקשר לסיבה, קשה לדעת. המקורות היו קצת מעורפלים, אבל ברור שלא משהו כמו פייסבוק או טוויטר. הניחוש שלי הוא ששמו אליו לינק באיזו קבוצת וואטסאפ\טלגרם או משהו בסגנון.

  2. מאת אורי‏:

    העם דורש פוסט יותר מעמיק על קריפטוגרפיה 101.
    אולי אפילו 3, אחד על מה יש, שני על הקוואנטית, שלישי על הפוסט קוואנטית.

    אגב, זה מתקשר למה שדיברתי איתך עליו. אם עוד חמש שנים (או כבר עכשיו) מחשוב קוואנטי יפרוץ הצפנות שקיימות היום, זה אומר שתאורטית מי שיש לו גישה היום למידע המוצפן בלי המפתחות (למשל, הכי פשוט, איזו האזנה לצינור תקשורת שיוצא מסניף מרכזי של בנק), יוכל עוד חמש שנים לפתוח אותו. אז נכון שהמידע יהיה בן חמש שנים, אבל זה עדיין טרי מספיק בשביל לגרום נזק.

    ותהיה בטוח שארגוני ביון עם מספיק כסף מכינים גיבויים כאלה לכל מידע שהם משיגים, מוצפן או לא.

    • מאת D! פה ועכשיו‏:

      אז אפשר להתחיל במהו מחשב קוונטי ואיך אם הוא לא קיים ניתן לדבר על מה הוא יכול או לא יכול לעשות

      • מאת ניימן‏:

        בשביל כל הפוסטים האלו תצטרכו מישהו שמבין קצת יותר ממני בחישוב קוונטי.

        בקשר לדעת מה משהו שטרם נבנה יכול או לא יכול לעשות, לא צריך לבנות אותו. יש תיאוריה ויש תכנון, ומנתחים על פי זה.

  3. מאת יעל ר.‏:

    אולי “ישר לקיבוץ” במכונת זמן לשנות ה-50… נראה אותך לוקח למישהו את הקורקינט (טוב, הקלנועית) בקיבוץ כיום בטענה של “רכוש משותף”…

  4. מאת D! פה ועכשיו‏:

    הכי ויראלי ובכל זאת רק תגובה אחת.

    זה גם מהדברים המוזרים..

    • מאת ניימן‏:

      זה דווקא טיפוסי. אורחים לרגע לעיתים נדירות מאד מגיבים בפורמט הבלוגים בימינו. די קל לראות בבלוג שהמגיבים חוזרים על עצמם ומגיעים מהקוראים הקבועים — רובם קראו את הבלוג הרבה זמן לפני שהתחילו להגיב.

      דוגמא אחרת היא פוסט הקריספר. יש בו כמה עשרות מבקרים ביום שמגיעים מגוגל, ואף אחד מהם לא מגיב.

      למה? לאיודע.

      • מאת D! פה ועכשיו‏:

        זה נכון ודי ברור. מצד שני, זה גם פוסט שאף אחד מהקבועים לא הגיב עליו אז שוב, מעניין מה גרם לו להתפרץ. 🙂

        סתם סקרנות.

        אני מת על כל הפוסטים. תמשיך תמשיך (יושב עם חולצת ניימן ומגיב בניימן!!!)

        • מאת ניימן‏:

          רוב הלחיצות היו על הלינק של הפיזיקה, אז אני מניח שמישהו שיתף את זה באיזשהי קבוצת פיזיקה איפושהו. טלגרם, וואטסאפ או משהו כזה.

  5. מאת melquiades‏:

    כיף לשמוע שהפוסט על קריספר עדיין מכה גלים 🙂
    יצא לי לראות איזו כתבה על הטכניקה החדשה הזו שקישרת אליה (נדמה לי שבהארץ) וסימנתי לעצמי לבדוק את המאמר הזה מתישהו, אבל עוד לא הגעתי לזה.

    אצלי בנתיים, באחד הפרויקטים שלי דווקא נכשלנו בלנסות לעבוד עם קריספר בשמרים. מסתבר שבשמרים אתה יכול יחסית בקלות באמצעות קריספר להכניס גן שלם חדש, או להכניס מוטציה בודדת לגן קיים. אבל אם אתה רוצה להכניס מספר מוטציות בו זמנית לגן מסויים, זה כבר לא עובד…
    אז נאלצנו לחזור לשיטות יותר קלאסיות שדורשות יותר עבודה, אבל אמורות לעבוד

  6. מאת melquiadess‏:

    ולגבי הנקודה על הצפנה קוונטית, למיטב הבנתי הצפנה קוונטית יכולה להתקיים גם לפני שהצליחו לפתח מחשב קוונטי מתפקד.
    לפחות חלק מהשיטות המוצעות להצפנה קוונטית (qkd למשל) לא מסתמכות על מחשב קוונטי, אלא מנצלות תכונות של מכאניקת קוונטים באופן אחר.
    אם אני זוכר נכון הקושי העיקרי בפיתוח מערכת אמיתית של qkd הוא להצליח לשלוח פוטון בודד על פני ערוץ תקשורת כלשהוא למרחק ארוך.
    עבר הרבה זמן מאז שעקבתי אחרי התחום, אבל בזמנו זכור לי דיווחים להצליחו לממש הצפנה קוונטית, אבל רק למרחקים קצרים

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

Subscribe without commenting