هوش مصنوعی «کلود» آنتروپیک ضعف‌های جدیدی را در نامزدهای رمزنگاری پسا-کوانتومی کشف کرد

«کلود میتوس پریویو» شرکت آنتروپیک به یک نقطه عطف بزرگ در هوش مصنوعی و امنیت سایبری دست یافته است: کشف خودکار ضعف‌های ریاضی جدید در الگوریتم‌های رمزنگاری که به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. این پیشرفت نشان می‌دهد که مدل‌های پیشرو هوش مصنوعی در حال عبور از آستانه کمک صرف به برنامه‌نویسان انسانی، به انجام تحقیقات ریاضی اصیل و در سطح متخصص هستند.[1][5]

این مدل پیشرو هوش مصنوعی، نقص‌هایی را در دو روش رمزنگاری متمایز شناسایی کرد، از جمله یک الگوریتم نامزد که به طور خاص برای مقاومت در برابر حملات کامپیوترهای کوانتومی آینده طراحی شده بود. در هر دو مورد، هوش مصنوعی میانبرهای ریاضی را کشف کرد که در طول سال‌ها بررسی دقیق توسط همتایان، از دید رمزنگاران انسانی پنهان مانده بود.[2][4]

در حالی که کلمه «آسیب‌پذیری» اغلب در دنیای امنیت سایبری زنگ خطر را به صدا در می‌آورد، کارشناسان امنیتی تأکید می‌کنند که این کشفیات بر هیچ سیستمی که در حال حاضر در حال استفاده عملیاتی است، تأثیری نمی‌گذارد. در عوض، این یافته‌ها نشان‌دهنده پیروزی برای تحقیقات دفاعی هستند و نشان می‌دهند که چگونه هوش مصنوعی می‌تواند زیرساخت دیجیتال ما را قبل از استقرار در دنیای واقعی، تحت آزمون استرس قرار دهد.[1][7]

مهم‌ترین کشف مربوط به HAWK است، یک طرح امضای دیجیتال که تحت ارزیابی مؤسسه ملی استانداردها و فناوری ایالات متحده (NIST) قرار داشت. امضاهای دیجیتال مکانیسم‌های ریاضی هستند که اصالت را هر زمان که کاربر ارز دیجیتال ارسال می‌کند، وارد بانکداری آنلاین می‌شود یا به یک وب‌سایت امن دسترسی پیدا می‌کند، تأیید می‌کنند.[2][6]

NIST در حال برگزاری یک رقابت چندساله برای شناسایی استانداردهای «رمزنگاری پسا-کوانتومی» (PQC) بوده است. این‌ها الگوریتم‌هایی هستند که قادرند داده‌ها را در برابر ظهور قریب‌الوقوع کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند، که از لحاظ نظری می‌توانند روش‌های رمزنگاری کنونی محافظت‌کننده از اینترنت را بشکنند، ایمن سازند.[3][6]

HAWK دو دور کامل بررسی تخصصی را طی دو سال بدون آشکار شدن هیچ نقص ریاضی مهمی پشت سر گذاشته بود. این الگوریتم به دلیل کارایی فشرده‌اش، یک نامزد قوی محسوب می‌شد و برای استانداردسازی گسترده بسیار جذاب بود.[4][6]

«کلود میتوس پریویو» که در یک چارچوب عاملیت نیمه‌خودکار عمل می‌کرد، تقریباً ۶۰ ساعت را صرف تحلیل ریاضیات زیربنایی HAWK کرد. این مدل یک بررسی گسترده ادبیات انجام داد، استدلال‌های ریاضی پیچیده را اجرا کرد و یک خط لوله تأیید سرتاسری برای تأیید یافته‌های خود ساخت.[1][4]

این مدل در نهایت یک «خودریختی غیربدیهی» (nontrivial automorphism) را کشف کرد—یک تقارن ریاضی پنهان در ساختار شبکه‌ای پیچیده‌ای که HAWK برای امنیت خود به آن متکی است. تحقیقات قبلی ثابت کرده بودند که یافتن چنین تقارنی امکان حمله را فراهم می‌کند، اما کارشناسان انسانی مشخص نکرده بودند که آیا چنین تقارنی واقعاً در شبکه خاص HAWK وجود دارد یا خیر.[2][6]

بهره‌برداری از این تقارن تازه کشف‌شده، عملاً قدرت کلید الگوریتم را نصف می‌کند. این امر کار محاسباتی تخمینی مورد نیاز برای حمله به کوچکترین پارامتر چالش HAWK را از تقریباً ۲ به توان ۶۴ عملیات، به تنها ۲ به توان ۳۸ عملیات کاهش می‌دهد.[6]

برای بازیابی سطح امنیتی مورد نظر HAWK، توسعه‌دهندگان آن باید اندازه کلیدهای رمزنگاری آن را دو برابر می‌کردند. با این حال، انجام این کار، کارایی فشرده‌ای را که در وهله اول الگوریتم را به یک نامزد رقابتی تبدیل کرده بود، از بین می‌برد.[2][3]

شرکت آنتروپیک، با پیروی از پروتکل‌های استاندارد افشای مسئولانه، در ماه ژوئن به طراحان HAWK اطلاع داد. توسعه‌دهندگان با اذعان به اینکه اصلاحات مورد نیاز، الگوریتم را از حالت رقابتی خارج می‌کند، رسماً HAWK را در ۲۹ ژوئیه از رقابت NIST خارج کردند.[2][3]

در یک آزمایش جداگانه، وظیفه «کلود میتوس پریویو» تحلیل استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) بود، رمزنگار فراگیری که در سال ۲۰۰۱ توسط NIST پذیرفته شد و از همه چیز، از ترافیک وب HTTPS گرفته تا داده‌های طبقه‌بندی شده دولتی، محافظت می‌کند.[1][4]

این هوش مصنوعی استاندارد کامل ۱۰ دوری AES مورد استفاده در دنیای واقعی را نشکست. در عوض، یک نسخه ساده شده ۷ دوری را تحلیل کرد که معمولاً توسط محققان برای اندازه‌گیری حاشیه امنیت و درک محدودیت‌های نظری استفاده می‌شود.[2][7]

این مدل که عمدتاً به تنهایی کار می‌کرد، به طور خودکار یک میانبر ریاضی جدید اختراع کرد که آن را «پل موبیوس» (Möbius Bridge) نامید. این تکنیک جدید، سریع‌ترین حملات شناخته شده بر روی نسخه کاهش‌یافته AES را ۲۰۰ تا ۸۰۰ برابر تسریع کرد.[2][4]

حتی با این افزایش سرعت عظیم، حمله کاملاً نظری باقی می‌ماند. اجرای آن به مقدار غیرممکنی از داده‌های هدف نیاز دارد—بیش از ۴۰۰ اُکتیلیون پیام—که تضمین می‌کند رمزنگاری AES در دنیای واقعی کاملاً ایمن باقی می‌ماند.[2]

اهمیت واقعی نتیجه AES نه در خطر فوری، بلکه در متدولوژی آن نهفته است. این واقعیت که یک مدل هوش مصنوعی توانست یک تکنیک ریاضی را اختراع کرده و نامگذاری کند که دهه‌ها از دید رمزنگاران انسانی پنهان مانده بود، نشان‌دهنده یک تغییر الگو در تحقیقات امنیتی است.[4]

آنتروپیک تخمین می‌زند که هزینه محاسباتی هر یک از این دو مطالعه تحقیقاتی تقریباً ۱۰۰,۰۰۰ دلار بوده است. در چارچوب امنیت سایبری جهانی، این قیمت به طرز چشمگیری ناچیز است برای شناسایی نقص‌های اساسی در الگوریتم‌هایی که ممکن است روزی تریلیون‌ها دلار دارایی دیجیتال را ایمن کنند.[1][6]

برای کمک به جامعه تحقیقاتی گسترده‌تر در ردیابی قابلیت‌های در حال تکامل هوش مصنوعی در این حوزه بسیار تخصصی، آنتروپیک «CryptanalysisBench» را منتشر کرده است. این معیار جدید برای ارزیابی میزان توانایی مدل‌های زبان مختلف در انجام استدلال رمزنگاری و اجرای وظایف تأیید رسمی طراحی شده است.[1][5]

پیام برای رهبران امنیت سازمانی واضح است: نیازی به وحشت در مورد استانداردهای رمزنگاری فعلی نیست، اما عصر رمزگشایی شتاب‌یافته توسط هوش مصنوعی رسماً فرا رسیده است. سازمان‌ها باید دید کافی نسبت به دارایی‌های رمزنگاری خود داشته باشند تا برای چرخه‌های گذار سریع‌تر آماده شوند.[4][7]

در حالی که جهان برای گذار عظیم و چندساله به رمزنگاری پسا-کوانتومی آماده می‌شود، سیستم‌های هوش مصنوعی احتمالاً به عنوان یک میدان اثبات ضروری عمل خواهند کرد. هوش مصنوعی با شکستن الگوریتم‌های نامزد در آزمایشگاه امروز، تضمین می‌کند که استانداردهای تأمین کننده امنیت اقتصاد دیجیتال فردا واقعاً غیرقابل شکست باشند.[5][6]