Техника криптографије заснована на решетки је одличан метод за обезбеђивање информација коришћењем низа математичких формула.
Криптографија долази у више врста. Генерално, користи низ кодова за шифровање ваших података.
Најдуже су криптографски алати попут шема шифровања пратили ад хоц дизајн. Безбедност је била у потпуности заснована на хеуристици и интуицији.
Такође, кодове је лакше разбити; стога је обезбеђивање података питање за оне који користе безбедносне дизајне засноване на коду.
Други проблем је што постојећи стандарди криптографије нису толико поуздани. Развој квантних рачунара може додатно да разбије стандарде, што доводи до повећаног успеха међу корисницима.
Стога је шифровање личних података од суштинског значаја за све. Након тога, постојао је захтев за новом идејом или техником коју нико није могао да разбије. Требали су нам побољшани стандарди који могу да обезбеде податке чак и након употребе квантних рачунара.
Након много размишљања, развио се нови метод, тј. криптографија заснована на решетки.
У овом чланку ћу разговарати о криптографији заснованој на решетки, њеној важности, како функционише и још много тога.
Идемо!
Преглед садржаја
Шта је криптографија?
Криптографија је техника обезбеђења комуникација и информација коришћењем широког спектра кодова тако да информације могу да читају и обрађују они којима су намењене. Ово ће спречити неовлашћени приступ подацима.
Термин „криптографија“ настао је комбиновањем две речи – крипта и писање.
Овде „крипта“ значи „скривено“, а „графика“ значи „писање“.
Методе које се користе за заштиту ваших информација су добијене из различитих математичких концепата и неких прорачуна заснованих на правилима, тј. алгоритама за претварање порука у хардцоре проблем који изгледа тешко декодирати.
Постоје три врсте криптографије:
- Криптографија симетричног кључа: То је тип система шифровања који омогућава пошиљаоцу поруке и њеном примаоцу да користе један кључ за кодирање и декодирање порука. Овај метод је једноставнији и бржи.
- Хеш функције: У овом алгоритму, није вам потребан никакав кључ. Хеш вредност се израчунава као обичан текст, који је тешко повратити садржај. Разни ОС користе овај метод за шифровање лозинки.
- Криптографија асиметричног кључа: У оквиру ове технике, пар кључева је коришћен за кодирање и декодирање информација – један кључ за шифровање и други кључ за дешифровање. Први кључ је јавни, али други кључ је приватни кључ који само прималац зна.
Шта је криптографија заснована на решетки?
Крипографија заснована на решеткама је једноставан термин који се користи за изградњу криптографских алгоритама који укључују решетке. Користи се за пост-квантну криптографију за обезбеђење информација. За разлику од познатих јавних шема, шеме засноване на решетки су отпорније и могу издржати нападе квантних рачунара.
Сада, ако се питате шта је решетка у контексту криптографије засноване на решетки, дозволите ми да вам то разјасним.
Решетка личи на мрежу као на графофолији која користи скуп тачака постављених укрштено. Ово није коначно; уместо тога, решетка дефинише образац који се наставља бесконачно. Скуп тачака је познат као вектор где можете сабирати бројеве у било ком целобројном вишекратнику. Тежи део је пронаћи тачке из ове бесконачне мреже које су близу неке тачке, рецимо 0.
Поред тога, криптографија заснована на решетки користи сложене математичке проблеме за шифровање података, што отежава нападачима да реше овакве проблеме и украду податке.
Говорећи о њеној историји, криптографију засновану на решетки први је увео Миклош Ајтаи 1996. године, чија је безбедност била заснована на проблемима решетке.
Године 1998, Џозеф Х. Силверман, Џил Пајфер и Џефри Хофштајн увели су шему шифровања јавног кључа засновану на решетки. Међутим, шему шифровања није тако тешко решити. Коначно, 2005. Одед Регев је представио прву шему шифровања јавног кључа за коју је доказано да издржи чак и у најгорем случају.
Од тада, наставак рада је настављен на побољшању ефикасности оригиналне шеме шифровања. Године 2009. Крег Џентри је смислио прву хомоморфну шему шифровања засновану на сложеним проблемима решетке.
Примери: ЦРИСТАЛС-Дилитхиум (алгоритам дигиталног потписа) и ЦРИСТАЛС-КИБЕР (шифровање јавног кључа и алгоритам за успостављање кључа).
Како функционише криптографија заснована на решетки?
Да бисмо разумели принцип рада заснованог на решетки, хајде да заронимо у неке важне термине:
- Решетке: Решетке се у основи сматрају правилно распоређеном мрежом скупа тачака бесконачног броја.
- Вектор: Вектор је име тачке, а бројеви на њему се зову координате. На пример, (2,3) је вектор који има две координате – 2 и 3. Решетка је скуп ових вектора у бесконачном низу.
- Основа: Решетке имају велике објекте, али рачунари имају коначну количину меморије. Дакле, математичари и криптографи су смислили сажет начин коришћења решетки. Дакле, они користе „основу“ решетке. То је колекција вектора који се користе за представљање било које тачке у решеткастој мрежи која формира решетку.
Сада, узмимо 2Д решетку као пример да бисмо лако разумели концепт. Овде ћете наћи мрежу тачака на равној површини попут комада папира. Хајде да изаберемо две или више тачака које нису једна права која пролази кроз исходиште.
На пример, бирате (3,0) и (0,3). Да бисте генерисали трећу тачку користећи ове тачке, потребно је да изаберете два цела броја, као што су 2 и -1. Помножите координате (3,0) са 2 да бисте добили (6,0) и (0,3) са -1 да бисте добили (0, -3). Додајте бодове резултата да бисте добили (6,-3).
Овом методом можете генерисати целу мрежу тачака, равномерно распоређених једна од друге вертикално и хоризонтално. Координате можете именовати као (к,и), где видите да су к и и парни бројеви, укључујући 0.
Решетке су класификоване у три категорије:
- Апериодична: Апериодична решетка је образац који се не понавља тачно, али нема преклапања и празнина.
- Хаотична: Хаотична решетка је образац са преклапањима и празнинама, уводећи случајност у вашу једначину.
- Периодично: Периодична решетка је образац који се понавља изнова и изнова без преклапања и празнина.
Свака решетка функционише као образац где онај са познатим вектором може само да дешифрује поруку. Пошто има много образаца, нападачу је тешко пронаћи тачку порекла и кључ за дешифровање. Без обзира да ли имате решетке са 10 или 100 тачака, онај са тачним кључем може само да дешифрује информације.
Ако се од нападача затражи да одабере две насумичне тачке, биће тешко одредити која тачка на обрасцима решетке од 10 тачака води до решетке од 100 тачака. Дакле, ако знате кључ, можете лако декодирати поруку.
Предности криптографије засноване на решетки
Крипографија заснована на решетки нуди много предности за појединце и предузећа.
Мања потрошња енергије
Потрошња енергије расте са повећањем употребе било ког система. Упркос томе што је бржа, криптографија заснована на решетки троши мање енергије у поређењу са другим шемама шифровања. То је зато што је криптографија заснована на решетки имплементирана у хардвер, што резултира мањом потрошњом енергије.
На пример, процесори дизајнирани за рударење криптовалута су енергетски ефикаснији од традиционалних процесора када користе криптографију засновану на решетки.
Хигх-Спеед Цомпутатион
За разлику од других алгоритама криптографије, шема шифровања решетки се израчунава много брже. Брже време рачунања резултира повећањем перформанси, дајући боље одговоре у реалном времену, као што су онлајн игре или стриминг медија.
Једноставан за имплементацију и флексибилан
Данас предузећа траже флексибилне опције и штеде време. Шипографију засновану на решетки је лако имплементирати јер захтева мање ресурса и веома је доступна. Такође га можете лако имплементирати на готов хардвер.
Поред тога, криптографија заснована на решетки се користи у више апликација, као што су дигитални потписи, размена кључева и шифровање засновано на лозинкама. Немојте се ограничавати на један дизајн; уместо тога, можете конструисати решетке на различите начине. Дакле, нуди велику флексибилност.
Разумне величине кључева
Величине кључева за криптографију засноване на решетки су мале, али не тако мале као класични криптографски алгоритми или квантно безбедне шеме засноване на изогенији. Дакле, ове кључеве можете користити у стандардним протоколима.
Разнолика употреба
Решетке омогућавају корисницима да реше различите безбедносне изазове, укључујући практичне конструкције попут потписа и кључних шема споразума. Поред тога, можете да направите безбедносне канале широм ваше организације да бисте заштитили свачије податке, као што је потпуно хомоморфно шифровање и шифровање засновано на идентитету.
Матхематицал Фоундатион
Пошто је алгоритам у потпуности заснован на математичким проблемима, тешко је добити право решење за њега осим ако не знате кључ. Ово даје сигурност појединцима и професионалцима о њиховој безбедности информација.
Разумљивост
Алгоритми који се користе у криптографији заснованој на решетки засновани су на једноставној линеарној алгебри која захтева мање математичке позадине да би се разумео концепт њеног рада. Дакле, ово можете имплементирати за кратко време, дајући вам брзу сигурност и ефикасност.
Ресурси за учење
Ако желите да сазнате више о технологији, ево неколико књига и курсева на које се можете обратити. Они су доступни на мрежи и могу вам помоћи да постанете професионалац у овој безбедносној методи. Хајде да заронимо у ове књиге и курсеве.
#1. Криптосистеми засновани на решетки: перспектива дизајна
Аутори књиге, Јианг Зханг и Зхенфенг Зханг, фокусирају се на криптосистеме засноване на решетки за које се сматра да су пост-квантне крипто шеме које највише обећавају. Ова књига пружа фундаментални увид у правилну конструкцију сигурносног слоја од проблема са тврдом решетком.
Примарни концепт је да вас информише о алату који се може користити за одабир избора решетке за пројектовање криптосистема. Ово укључује дизајнирање шифровања заснованог на атрибутима, дигиталних потписа, промене кључа, шифровања заснованог на идентитету и шифровања са јавним кључем.
#2. Криптографија са јавним кључем у хардверу заснована на решеткама
Књигу су написали Сујои Синха Рои и Ингрид Вербаувхеде. Они описују колико је ефикасна имплементација криптографије са јавним кључем, која се бави критичним безбедносним изазовима великих количина података које генерише мрежа повезаних уређаја. Уређаји могу бити мале радиофреквентне идентификационе ознаке, десктоп рачунари и још много тога.
Аутори такође истражују примену пост-квантне хомоморфне енкрипције и шеме криптографије са јавним кључем.
#3. Решетке и њихова примена у криптографији:
Ово није књига; уместо тога, тезу коју је написала Мерве Цакир 2014. године док је наставила диплому из предмета Рачунарско инжењерство. Циљ књиге је да идентификује карактеристике криптосистема заснованих на решетки и како употреба шема потписа и шифровања постаје несигурна са појавом квантног рачунара.
У тези, аутор је предложио алтернативну криптографију засновану на најгорем сценарију проблема са решетком. Чврстоћа и сигурност рачунарских проблема се анализирају нудећи сарадњу између теорије сложености, криптографије са јавним кључем и линеарне алгебре.
#4. Од основног до напредног нивоа криптографије
Овај курс је увео Удеми који вам даје јасну представу о криптографији и неким сродним терминологијама. У овом курсу ћете научити о криптографији, хеширању, хаковању и разбијању кода, криптоанализи и дешифровању шифровања.
Наћи ћете 5 секција, укључујући 17 предавања, и укупно трајање курса 2х 7м. Да бисте се уписали на овај курс, потребно је само да имате основно знање о рачунарима и средњој математици.
Закључак
Криптографија је једноставан, али моћан алат за заштиту информација сачуваних у вашим системима. Ради уз помоћ сложених математичких проблема и различитих алгоритама за обезбеђење података, што је данас свима примарни циљ.
Шипографија заснована на решетки је један од најсигурнијих сигурносних механизама који користе једноставну линеарну алгебру за шифровање података. Укључује решетке, векторе и основу који се користе за конструисање тешког узорка. Метода дешифровања зависи од шаблона, а за то морате знати почетну тачку. Ако имате кључ, лако можете дешифровати податке.
Дакле, криптографија заснована на решетки је доказана техника за обезбеђивање података појединаца и предузећа која послују у више индустрија, од ИТ и фирми за услуге безбедности до финансија и многих других.
Такође можете прочитати криптографију у облаку.