مكّن وكلاء الذكاء الاصطناعي العاملون تحت إشراف بشري جوجل ديب مايند من تحديد طريقتين لتقليل تكلفة مهاجمة أنظمة التشفير RSA 1024 بت. تشير هذه الأعمال، التي نُفذت بالتعاون مع خبراء التشفير من جامعة كاليفورنيا سان دييغو و Inria، إلى أن الهجمات على نظام RSA-1024 القديم تتطلب قدرًا حسابيًا أقل مما كان يُعتقد سابقًا.
RSA هو نظام تشفير بالمفتاح العام، تعتمد قوته على صعوبة تحليل عدد كبير إلى عوامله الأولية. ومع ذلك، يسعى بوشميت كوهلي، نائب رئيس جوجل ديب مايند والمدير العلمي لجوجل كلاود، إلى تحديد نطاق هذه النتائج: «من الناحية العملية، لا تتعلق هذه النتائج إلا بأنظمة RSA 1024 بت القديمة، بينما تظل بروتوكولات التشفير الحديثة، التي تستخدم مفاتيح 2048 بت أو أكثر بشكل شبه عالمي، آمنة.»
التوقيعات الرقمية والحشو
يكمن الاكتشاف الأول في التوقيعات الرقمية والحشو، وهي البيانات المحددة مسبقًا التي تضيفها العديد من معايير التوقيع إلى الرسالة لجعلها بحجم كتلة ثابت. كان معروفًا أن هذه الآلية تعقد التزوير، لكن فعاليتها في مواجهة مهاجم يمكنه اختيار ما يتم توقيعه كانت غير واضحة. أثبتت ديب مايند أن الأمر يعتمد على الجزء من الكتلة الموقعة الذي يتحكم فيه المهاجم. كما يوضح بوشميت كوهلي: «بمجرد أن يسيطروا على حوالي نصف الكتلة أو أكثر، لا يوفر الحشو أي حماية إضافية.»
وفقًا للورقة العلمية المصاحبة لهذه الأعمال، فإن هذا يتعلق بتنسيق PKCS#1 v1.5، المستخدم بواسطة واجهة التوقيع PKCS#11 للأجهزة التشفيرية مثل وحدات أمان الأجهزة (HSM).
في اختبار أجري في بيئة معزولة، أعاد الوكلاء تشغيل هجوم تزوير تم نشره مسبقًا في دراسة أكاديمية، على نفس المفتاح 1024 بت. تم تقسيم وقت معالجة وحدة المعالجة المركزية على 3.5. تطلب أول تزوير 391 سنة-نواة معالج، مقابل 1380 في الدراسة الأصلية.
صمم وكيلا ذكاء اصطناعي، ونفذا، وصححا حساب التزوير في أقل من أربعة أيام، مع حوالي 20 رسالة من الباحث البشري، كانت في الغالب موافقات. لم يتم تحليل المفتاح إلى عوامله، وهي عملية تقدر المصدر تكلفتها بـ 500,000 إلى مليون سنة-نواة معالج. عندما يتحكم المهاجم بجزء أصغر من الكتلة، مثل قيمة تجزئة (hash) بحجم 32 بايت، يكون التزوير أكثر صعوبة. ومع ذلك، تقول ديب مايند إنها وجدت خوارزمية، وفقًا لتقديراتها النظرية، أفضل بحوالي 1600 مرة من الطريقة الأكثر فعالية السابقة ضد مفاتيح 1024 بت.
تحليل عدة مفاتيح إلى عوامل
يتعلق الاكتشاف الثاني بتحليل العديد من مفاتيح RSA من نفس الحجم إلى عوامل. يمكن للمهاجم بعد ذلك توزيع تكلفة عملية حساب أولية واحدة كبيرة على جميع هذه المفاتيح. طور وكلاء ديب مايند خوارزمية تجعل، في المتوسط، تحليل كل مفتاح إضافي 1024 بت إلى عوامل أقل تكلفة بحوالي 30 مرة من أفضل نهج سابق. ومع ذلك، يفترض هذا التقدير النظري عملية حساب أولية باهظة التكلفة تعادل تحليل مفتاح واحد إلى عوامل، ولم يتم تنفيذ الطريقة.
يشدد الباحثون على أن الهجوم على التوقيعات لا يسمح باستعادة المفتاح الخاص. فهو يتطلب مسبقًا حوالي 4 مليارات طلب توقيع ولا يعمل ضد الأجهزة التي تقوم بتجزئة الرسائل داخليًا. «معًا، تُظهر هذه النتائج أنه في عصر جديد من الرياضيات والحساب بمساعدة الذكاء الاصطناعي، لا يمكننا اعتبار الصعوبة التشفيرية افتراضًا ثابتًا»، يختتم بوشميت كوهلي. ويضيف: «سيسمح استخدام الذكاء الاصطناعي لاختبار افتراضاتنا السابقة بدقة بضمان بقاء التشفير الحديث آمنًا.»
