为更安全的通信而开发的方法

巴伊兰大学(Bar-Ilan University)的研究人员表示,具有证明随机性的长序列远非真正的随机,这可能会导致双方之间出现一种新型的机密安全通信,甚至通信本身的存在都是隐藏的。

通过格雷戈里·黑尔 2020年1月19日

生成真正的随机比特序列,无论是经典的还是量子的,对于安全通信来说都是一项不可能完成的任务,但是现在有一种新的方法,它看起来可能很简单,但实际上要复杂得多。

随机比特序列的数学定义非常简单,可以用一句话概括:一个比特序列,它的下一个比特等于0或1,具有相同的概率,与前一个比特无关。虽然定义很简单,但实际验证一个过程是随机的要复杂得多,但也至关重要,例如,在安全通信中,为了防止黑客预测比特流,信息必须被打乱。

沿着这些路线,巴伊兰大学的研究人员表明,由美国国家标准与技术研究所(NIST)认证的随机长序列远非真正的随机。他们的工作表明,很大一部分非随机比特可以系统地嵌入到这样的比特序列中,而不会对其已认证的随机性产生负面影响。这一发现导致了一种双方之间的新型机密安全通信,甚至通信本身的存在都是隐藏的。

巴伊兰大学物理系和冈达(Goldschmied)多学科大脑研究中心的Ido Kanter教授说:“目前的科学和技术观点是,只有不确定的物理过程才能产生真正随机的比特序列,这已被数百个非常全面的统计测试最终验证。”坎特的研究小组包括Shira Sardi, Herut Uzan, Shiri Otmazgin, Yaara Aviad博士和Michael Rosenbluh教授。

他说:“我们提出了一种相反的策略,这种策略以前从未被测试过。该研究的主要贡献者、博士生Shira Sardi和Herut Uzan说:“我们的策略旨在量化可以系统嵌入到认证随机比特序列中的最大信息量,而不损害其认证。”

使用这种策略,可以量化二进制认证之外的随机级别。此外,由于信息被系统地嵌入到位序列中,该方法提供了一种新的密码系统,类似于隐写术,其中任何通信的存在都是完全隐藏的。

根据量子物理的基本原理,量子随机比特发生器的随机性被期望是完美的。然而,在实践中,这种完美的量子随机性可能会被许多实验缺陷所削弱,”坎特说。“因此,由量子数生成器生成的序列最终必须通过统计测试来证明,这些测试可以区分原始的量子保证序列和伪序列。然而,新发现的实际随机性的不完全性预计甚至会破坏量子随机数生成器。”

这项工作中提出的新观点要求重新评估测量经典和量子随机性的量化定义,以及它在安全通信中的应用。

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作者简介:格雷戈里·黑尔是工业安全和安保来源(ISSSource.com)的编辑和创始人,这是一个涵盖制造业自动化领域安全和安保问题的新闻和信息网站。