Các thiên thể có thể được sử dụng trong mật mã?

Nếu có thể nhận được một chuỗi số từ một thiên thể (bởi bất kỳ ai trên Trái đất biết đối tượng nào cần nhìn và thời gian nhìn) thì điều này có thể được sử dụng trong mật mã không?

Hay nó sẽ vô ích, bởi vì nếu một kẻ xấu biết bạn đang xem đối tượng nào và vào thời điểm nào, thì họ có thể tìm thấy chìa khóa?

Tôi tin rằng có thể tìm thấy một ứng dụng tiềm năng trong cái gọi là "mô hình lưu trữ có giới hạn" do Maurer giới thiệu tại đây:

https://crypto.ethz.ch/publications/Maurer92b.html

Tóm lại, mô hình lưu trữ có giới hạn là một hướng nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu các cấu trúc mật mã trong đó người ta giả định rằng chỉ có kho lưu trữ của đối thủ là có hạn. Điều này trái ngược với các lược đồ mã hóa hiện tại (thực tế và an toàn khi sử dụng) khi chúng tôi giả định rằng tài nguyên tính toán của kẻ tấn công bị hạn chế, ví dụ: Độ cứng của bao thanh toán đối với RSA hoặc logarit rời rạc đối với vấn đề (Đường cong Elliptic)Diffie-Hellman.

Thật thú vị, có thể chỉ ra rằng các sơ đồ mật mã an toàn về mặt lý thuyết thông tin tồn tại nếu giả định lưu trữ có giới hạn là đúng.

Vì vậy, trong trường hợp này, một thiên thể có thể được coi là một vệ tinh công cộng phát ra các bit ngẫu nhiên; có thể hiểu được rằng kẻ tấn công không có đủ bộ nhớ để lưu trữ tất cả dữ liệu này, trong khi người dùng chỉ cần lưu trữ một phần nhỏ của tất cả các bit và sẽ lấy được khóa bảo mật chẳng hạn.

Bài báo gần đây hơn này cho thấy một số cấu trúc thú vị dựa trên mô hình lưu trữ có giới hạn: https://eprint.iacr.org/2019/507.pdf.

Lưu ý: Cho đến nay, dòng nghiên cứu này vẫn còn là một sự tò mò về mặt lý thuyết; có lẽ nó sẽ trở nên thiết thực vào một ngày nào đó. Tuy nhiên, các hệ thống mật mã "tính toán" mà chúng ta có ngày nay, bao gồm cả các hệ thống hậu lượng tử, vẫn ổn :)

Một ứng cử viên tiêu chuẩn mà tôi đã đề cập gần đây đây là thiết lập một chuỗi tham chiếu chung, giả sử (1) chuỗi nhận được từ thiên thể chứa tính ngẫu nhiên và (2) việc quan sát chuỗi này có thể được thực hiện một cách đáng tin cậy bởi các bên ở xa. Điều này tạo ra một chuỗi ngẫu nhiên chung không thể sửa đổi, một đối tượng rất hữu ích cho các giao thức mật mã (ngược lại, việc thiết lập một chuỗi tham chiếu chung như vậy trên trái đất yêu cầu một giao thức phân tán quy mô lớn hoặc một giả định thiết lập đáng tin cậy).

Chắc chắn rồi. khá thành công TOTP thuật toán như được thực hiện phụ thuộc vào thời gian hiện tại là phổ thông cho hai bên. Đi đến cơ sở, lịch và tính toán thời gian cuối cùng dựa trên các quan sát thiên văn học.

Cấp, hiện tại chúng tôi chủ yếu giữ thời gian bằng cách làm theo một số nguồn thời gian độc lập; nhưng trớ trêu thay, nếu chúng tôi (với tư cách là người dùng cuối) cần đồng bộ hóa đồng hồ thiết bị máy tính của mình, chúng tôi sẽ thực hiện việc đó ngày càng thường xuyên hơn bằng cách nhận một chuỗi số từ một thiên thể nhân tạo.

Tôi muốn đề xuất rằng trường hợp sử dụng phù hợp nhất là sử dụng tín hiệu cho các khóa mật mã của riêng bạn chứ không phải là một phần của tài liệu tham khảo có thể kiểm chứng thông thường.

Các ngôi sao lấp lánh do các hiệu ứng quang học khác nhau bao gồm ô nhiễm. Các nguồn vô tuyến nói chung tạo ra nhiễu entropi ở tần số 100 GHz. Khi được lấy mẫu, bạn sẽ nhận được nhiều nhiễu lượng tử hóa và các lỗi đo lường khác khi tín hiệu dao động. Đó chính xác là những gì một nhà mật mã học vừa chớm nở có thể sử dụng để tạo khóa riêng (sau khi trích xuất ngẫu nhiên một chút).

Đó cũng là điều ngăn cản những kẻ xấu tạo ra các khóa giống nhau, ngay cả khi họ đứng cạnh bạn (nhưng với thiết bị của riêng họ). Lỗi đo lường sẽ luôn có nghĩa là hai bạn sẽ số hóa các tín hiệu khác nhau.Có thể dễ dàng thu được 256 bit khác nhau từ các mẫu 12 bit với tốc độ 10.000 mẫu/giây (bộ kit loại Arduino dành cho học sinh).

Trường hợp nó không được chỉ định là dành cho tính ngẫu nhiên được phân phối. Bạn sẽ cần rất nhiều tính năng khử nhiễu thông minh, biến đổi Fourier, trích xuất mờ, một giao thức và phần cứng đồng thuận đã được thống nhất. Vì vậy, những người điều hành chương trình đồng thuận sẽ yêu cầu người dùng tin tưởng họ, đánh bại mục tiêu.

Tôi đưa ra vấn đề này từ quan điểm của các nhà thiên văn học, những người đã làm việc trong lĩnh vực thiên văn học tia X có liên quan chặt chẽ đến việc nghiên cứu các tia vũ trụ. Các tia vũ trụ (các hạt năng lượng cao từ không gian) là một trong những nguồn gây ra các sự kiện ngẫu nhiên. Một tìm kiếm google sẽ hiển thị nhiều bài viết. Tôi tin rằng việc sử dụng bộ đếm geiger làm công cụ tạo hạt giống ngẫu nhiên đã được một công ty máy tính lớn triển khai trong nhiều năm (những năm 1970 của thập niên 80). Trí nhớ của tôi ghi là Burroughs. Tuy nhiên tôi không thể tìm thấy một tài liệu tham khảo.

Có một tờ giấy đẹp tại https://ro.ecu.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=1190&context=ism mô tả khả năng ứng dụng của bức xạ nền thiên thể như một nguồn ngẫu nhiên. Đây có vẻ là một trường hợp sử dụng thực tế hơn nhiều, thay vì cố gắng tận dụng nguồn ở mức cao hơn để kết hợp nó vào bất kỳ thuật toán mã hóa cụ thể nào.