Дослідники з Google DeepMind використали агенти штучного інтелекту, щоб відкрити нові криптографічні прийоми, які виявляють слабкі місця у застарілих системах шифрування RSA-1024 до 1600 разів швидше, ніж це вдавалося попередніми методами. Про цей прорив повідомив віцепрезидент і головний науковий співробітник DeepMind Пушміт Коглі (Pushmeet Kohli), а деталі описало видання Interesting Engineering.
Компанія наголошує, що йдеться про застарілий стандарт із довжиною ключа 1024 біти, який нині здебільшого замінений сильнішими ключами на 2048 біт і більше. Отже, відкриття не створює ризику для сучасних систем шифрування, які захищають онлайн-банкінг, месенджери, оновлення програмного забезпечення та цифрові валюти.
ШІ пришвидшує криптоаналіз без загрози для сучасних протоколів
Дослідження зосереджувалося на старих системах RSA-1024 і показало, як ШІ може радикально прискорити перевірку математичних припущень, на яких ґрунтується цифрова безпека. Йдеться про криптоаналіз — науку про тестування систем шифрування в пошуках слабких місць, перш ніж ними скористаються зловмисники.
Традиційно прориви в криптоаналізі вимагали років або десятиліть роботи: фахівці поступово посилювали стандарти шифрування разом із зростанням обчислювальних можливостей. У DeepMind зазначають, що їхні ШІ-агенти під наглядом людей суттєво «стиснули» цей часовий масштаб, автоматизувавши опрацювання складних математичних задач, які раніше потребували тривалих ручних досліджень.
Роботою керували Д. Дж. Двійджотхам (Dj Dvijotham) та Абрадіп Такурта (Abhradeep Thakurta) у співпраці з дослідниками з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго та французького інституту Inria. Вони отримали два ключові результати щодо старих криптосистем на основі RSA-1024.
Коли «паддінг» майже не рятує цифровий підпис
Перший результат стосується цифрових підписів, які дозволяють перевіряти, що оновлення програм, вебсайти чи електронні документи надходять від справжнього джерела. Зазвичай перед підписанням до даних додають спеціальну службову інформацію — так званий «паддінг» (padding), який вважали важливим захистом від підробки.
Однак дослідники з DeepMind виявили, що якщо зловмисник контролює приблизно половину блоку даних, який підписується, або більше, то паддінг практично не дає додаткового захисту. За таких умов підробити цифровий підпис математично майже не складніше, ніж атакувати систему без паддінгу взагалі.
Щоб перевірити цей висновок, метод протестували в ізольованому середовищі на добре вивченому еталонному прикладі RSA-1024 з попередніх наукових робіт. Реалізація, запропонована ШІ, відтворила відомий результат, але потребувала у 3,5 раза менше процесорного часу і менше ніж однієї тисячної від обчислювальних ресурсів, необхідних для повного розкладання (факторизації) самого еталонного ключа.
Навіть коли атакувальник контролює лише невелику частину даних, наприклад 32-байтовий цифровий відбиток, ШІ-агенти знайшли новий алгоритм, який теоретично покращує найкращу відому атаку для ключів RSA-1024 приблизно у 1600 разів. Це показує, наскільки сильно ШІ може знизити обчислювальну вартість окремих напрямів криптоаналізу.
Дешевша факторизація багатьох ключів одразу
Другий прорив стосується пакетної факторизації кількох ключів RSA однакової довжини. У багатьох реальних системах використовують стандартизовані розміри ключів, тому теоретично зловмисники можуть розподіляти витрати на складні обчислення між багатьма ключами.
Алгоритм, відкритий ШІ, підвищує асимптотичну ефективність такого підходу. За оцінкою дослідників, він зменшує середню обчислювальну вартість факторизації кожного додаткового ключа RSA-1024 приблизно у 30 разів порівняно з попередніми пакетними методами.
Пушміт Коглі зазначає, що ці результати підкреслюють: у час, коли штучний інтелект стає дедалі здатнішим розв’язувати складні математичні задачі, необхідно постійно переглядати криптографічні припущення. Хоча сучасні стандарти шифрування, за оцінкою дослідників, залишаються безпечними, ШІ-орієнтований криптоаналіз може стати важливим інструментом для «стрес-тестування» майбутніх криптосистем ще до того, як нові загрози почнуть їм реально загрожувати.