Техническият доклад на Европейския институт за стандартизация в телекомуникациите (ETSI), ETSI TR 104 171, предоставя насоки за изграждане и оценка на генератори на квантови случайни числа (QRNG). Той се фокусира върху слабости в устройствата и поддържащите ги системи, които биха могли да направят генерираните от тях числа по-малко защитени.
Компоненти на QRNG (Източник: ETSI)
QRNG измерва квантов процес и превръща суровите резултати в използваеми случайни числа. Криптографските системи разчитат на непредвидими числа, за да генерират ключове и да изпълняват други функции за сигурност. Ако атакуващ може да предвиди тези числа, защитата, предоставена от тези системи, може да бъде отслабена.
„Въпреки че квантовата физика е умела в осигуряването на истинска непредвидимост, надеждната случайност зависи от интегритета на цялостната реализация“, каза Марк Песен, председател на ETSI TC Quantum. „Тези насоки идват в критичен момент, тъй като организациите трябва да разберат как да валидират квантовия източник и да гарантират, че ентропията се извлича, наблюдава, защитава и сигурно доставя до приложенията, които зависят от нея.“
Докладът проследява числата от техния източник до приложението, което ги използва. Той обяснява как производителите могат да верифицират източника, да обработват неговия суров резултат и да проверяват за неизправности, докато дадено устройство работи. Освен това обръща внимание на физическата намеса, изтичането на информация и връзките, които пренасят числата до други системи.
Едно от притесненията е, че числата могат да изглеждат случайни при статистически тестове, но въпреки това да дадат на атакуващ подсказки за бъдещите резултати. Ето защо оценката на QRNG включва разбиране за това как работи устройството, включително компонентите, заобикалящи неговия квантов източник, и условията, при които работи.
Изкуственият интелект би могъл да разкрие слабости в QRNG
Изкуственият интелект би могъл да помогне на киберпрестъпник да забележи модели, причинени от сензорите, захранването или сигналните процесори на QRNG. Тези компоненти могат да добавят шум към изходните данни и част от този шум може да бъде предвидима. Атакуващият би могъл да анализира голямо количество данни, търсейки модели, които дават подсказки за числата, произведени от устройството. Според доклада намирането и използването на тези подсказки може да изисква значително време и усилия.
Дадено устройство може също да разкрие подсказки чрез промени в консумацията на енергия или електромагнитните сигнали. Изкуственият интелект би могъл да помогне на атакуващ да свърже тези сигнали с произведените числа. Безпокойството се разпростира и върху други видове генератори на случайни числа, които използват подобни компоненти.
Насоките препоръчват екраниране на чувствителния хардуер, използване на надеждни методи за обработка на суровия резултат и проверка за неочаквани модели по време на работа. Мониторингът може да помогне на операторите да открият неизправност или възможна намеса, преди да продължат да използват засегнатите данни.
Проверки на всеки етап
За QRNG, използвани в регулирани среди или среди с висока сигурност, докладът препоръчва подход, наречен „нулево доверие към ентропията“ (entropy zero trust). Той изисква верифициране на квантовия източник и наблюдение на устройството през целия му работен цикъл. Хардуерните и софтуерните защити помагат за предпазване от неразрешена намеса, докато защитените връзки предпазват изходните данни по пътя им към дадено приложение.
Подходът обхваща и системи, споделяни от множество потребители. Отделни защитни мерки могат да помогнат за предотвратяване на разпространението на проблем, засягащ данните на един потребител, към друг.
Устройствата трябва да записват кога са генерирани числата, кой софтуер е работил и информация, която проследява изходните данни до техния източник. Тези записи могат да помогнат на организациите да разследват неизправности и да покажат как е работило дадено устройство, когато е произвело числа, използвани от система за сигурност.
ETSI също така призовава за по-съгласувани начини за сравняване на QRNG, включително техните функции за сигурност, скорост, консумация на енергия, размер и лекота на интеграция.