Швейцарские физики превратили Nokia N9 квантовый генератор случайных чисел

В сфере компьютерной безопасности использование генератора случайных чисел (ГСЧ) является основой для создания любой криптографической системы. К примеру, ГСЧ используются для защиты личных данных при обработке транзакций с кредитных карт, совершенных через Интернет. Хотя, не вам нам объяснять.

Интересная новость из области разработки генераторов случайных чисел пришла недавно из Швейцарии: физики из Женевского университета нашли способ получать случайные числа, используя принцип квантовой неопределённости при обработке сигнала с сенсора цифровой камеры Nokia N9.

Давайте попробуем разобраться, что же в этом такого.



Говоря о состоянии дел в сфере криптографии на текущий момент, можно отметить, что за последнее время было придумано довольно много способов получения случайных и псевдослучайных чисел из различных источников.

Однако, важно не просто создать систему генерации чисел, а сделать ее такой, чтобы она не являлась слабым звеном в защите криптографической системы (системы с псевдослучайными петлями могут быть взломаны злоумышленниками). Это довольно нетривиальная задача, которую нельзя решить чисто программным путём, поскольку обязательно должен присутствовать какой-то аналоговый поток извне системы.

Лучшим решением в данном случае является применение квантового генератора случайных чисел, обеспечивающего невозможность прогнозирования генерации случайных петель.

Принцип работы такого ГСЧ основан на анализе (подсчете) эмиссии фотона. Этот квантовый процесс по своей природе случаен, поскольку в конкретный промежуток времени от источника света получается случайное количество фотонов.

Несмотря на то, что этот способ обычно является довольно дорогим и сложным, швейцарские студенты, похоже, нашли бюджетное решение на основе смартфона Nokia N9.

Авторы научной работы отмечают, что светочувствительные сенсоры современных смартфонов достигли высокого качества и способны учитывать квантовые эффекты такого рода.

Каждый пиксель в 8 МПикс сенсоре Nokia N9 в созданном студентами прототипе может определять количество фотонов в течение определенного периода времени, а затем преобразовывать их в серии случайных чисел.

После серии испытаний, где в роли источника света выступал зеленый светодиод, равномерно освещающий все пиксели в сенсоре, удалось вычислить производительность данной системы. Результатом стали случайные числа в потоке 1 мегабит/с. Конечно, это далеко не рекордный показатель для систем ГСЧ, но этого с лихвой хватает для надежного криптографического шифрования приложений для мобильных устройств. Также в ходе эксперимента было выявлено, что генератор на основе Nokia N9 даёт лишь одно отклонение от идеальной случайной последовательности на 1096 итераций.

Сравнение измерений квантового и классического шума на специализированном детекторе ATIK 383L (вверху) и смартфоне Nokia N9 (внизу)

Подробнее об этом проекте можно прочитать в опубликованном исследовании по ссылке.

This entry passed through the Full-Text RSS service - if this is your content and you're reading it on someone else's site, please read the FAQ at http://ift.tt/jcXqJW.