Google DeepMind twierdzi, że agenci sztucznej inteligencji pracujący pod nadzorem człowieka znaleźli dwa sposoby na zmniejszenie kosztów ataków na 1024-bitowe kryptosystemy RSA – wynik ten zmienia założenia na temat starszego szyfrowania, mimo że firma podkreśla, że ​​nowoczesne klucze 2048-bitowe i większe pozostają bezpieczne.

Badanie przeprowadzone z udziałem kryptologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i Inrii wskazuje, że ataki na starszą wersję RSA-1024 wymagają mniej obliczeń, niż wcześniej zakładano, jak wynika z raportu SecurityWeek z wyników. „W praktyce wyniki te dotyczą tylko przestarzałych 1024-bitowych systemów RSA, a nowoczesne protokoły szyfrowania, które niemal powszechnie wykorzystują klucze 2048-bitowe lub większe, pozostają bezpieczne” – powiedział Pushmeet Kohli, wiceprezes Google DeepMind i główny naukowiec w Google Cloud. Więcej kontekstu na ten temat znajdziesz w naszych wiadomości AI.

Znalezienie jednego: wyściółka chroni mniej, niż myśleliśmy

Pierwsze odkrycie dotyczy podpisów cyfrowych i dopełnienia — wstępnie ustawionych danych, które wiele standardów podpisów dodaje do wiadomości, aby nadać jej stały rozmiar bloku. Od dawna uważano, że dopełnianie utrudnia fałszerstwo, ale jego wartość w porównaniu z atakującym, który może wybrać, co zostanie podpisane, była niejasna.

DeepMind ustaliło, że odpowiedź zależy od tego, jaką część podpisanego bloku kontroluje atakujący. „Kiedy kontrolują mniej więcej połowę bloku lub więcej, wyściółka nie zapewnia żadnej ochrony” – wyjaśnił Kohli. Zgodnie z załączonym dokumentem dotyczy to formatu PKCS#1 v1.5 używanego przez interfejs podpisywania PKCS#11 urządzeń kryptograficznych, takich jak sprzętowe moduły bezpieczeństwa — urządzenia, na których polegają przedsiębiorstwa, aby trzymać klucze podpisywania poza zasięgiem.

Zespół nie poprzestał na teorii. W teście w trybie piaskownicy agenci DeepMind ponownie przeprowadzili wcześniejszy akademicki atak fałszerstwa na ten sam 1024-bitowy klucz i skrócili wymagany czas procesora 3,5-krotnie: pierwsze fałszerstwo zajęło 391 lat rdzenia procesora w porównaniu z 1380 latami w pierwotnym badaniu. Być może najbardziej godny uwagi jest sposób, w jaki wykonano tę pracę — dwóch agentów AI zaprojektowało, uruchomiło i debugowało fałszywe obliczenia w niecałe cztery dni, korzystając z około 20 wiadomości od badacza, w większości zatwierdzonych.

Nawet w konserwatywnym przypadku, gdy osoba atakująca kontroluje mniejszą część bloku – np. 32-bajtowy skrót – DeepMind znalazł algorytm, który według szacunków teoretycznych jest około 1600 razy lepszy niż poprzednia najlepsza metoda w przypadku kluczy 1024-bitowych.

Znalezienie dwóch: Faktoring wsadowy jest 30 razy tańszy

Drugie ustalenie dotyczy faktoringu wielu kluczy RSA o tym samym rozmiarze. Gdy atakujący atakuje wiele kluczy jednocześnie, koszt jednego dużego obliczenia z góry może zostać rozłożony na wszystkie z nich. Agenci DeepMind opracowali algorytm, który sprawia, że ​​faktoring każdego dodatkowego 1024-bitowego klucza jest średnio około 30 razy tańszy niż w przypadku najlepszego poprzedniego podejścia.

Google ostrożnie podchodzi do ograniczeń: szacunki mają charakter teoretyczny, metoda nie została wdrożona i zakłada, że ​​wstępne obliczenia będą tak kosztowne, jak faktoring pojedynczego klucza.

Dlaczego nie stanowi to bezpośredniego zagrożenia

Zastrzeżenia są równie ważne jak liczby w nagłówkach. Atak podpisem nie pozwala odzyskać klucza prywatnego. Wymaga wykonania około 4 miliardów zapytań podpisujących z wyprzedzeniem i nie działa na urządzeniach, które wewnętrznie mieszają wiadomości, co wyklucza wiele nowoczesnych wdrożeń. Pełne faktoring pojedynczego 1024-bitowego klucza pozostaje ogromnym przedsięwzięciem, którego szacunki wahają się od 500 000 do 1 miliona lat procesora.

Zatem ryzyko praktyczne koncentruje się tam, gdzie zwykle ma miejsce w kryptografii: stare systemy, które powinny zostać wycofane. RSA-1024 występuje w starszych sprzętowych modułach bezpieczeństwa, starzejącej się infrastrukturze PKI i systemach wbudowanych, których migracja nie była przeznaczona dla nikogo. To badanie nie sprawia, że ​​jutro te systemy będą podatne na zniszczenie, ale zawęża margines między stwierdzeniem, że „atak jest niewykonalny” a „atak jest kosztowny, ale prawdopodobny” w przypadku przeciwników dysponujących dużymi zasobami.

W przypadku organizacji, które nadal korzystają z 1024-bitowego protokołu RSA w dowolnym miejscu stosu, odkrycia potwierdzają potrzebę przyspieszenia migracji do kluczy 2048-bitowych lub większych oraz sprawdzenia, czy ich urządzenia podpisujące wewnętrznie mieszają wiadomości, zanim założą, że ataki polegające na fałszowaniu podpisów nie mają zastosowania.

Agenci AI jako kontradyktoryjni testerzy kryptografii

Głębsze znaczenie pracy może mieć charakter metodologiczny. Zamiast zespołu ludzkiego spędzającego lata na udoskonalaniu technik ataku, agenci DeepMind badali przestrzeń ataku, wdrażali obliczenia i debugowali je w dużej mierze autonomicznie — przy wsparciu badacza dostarczającego wskazówek i zatwierdzeń.

„Łącznie te wyniki pokazują, że w nowej erze matematyki i obliczeń opartych na sztucznej inteligencji nie możemy traktować trudności kryptograficznych jako stałego założenia” – powiedział Kohli. „Wykorzystywanie sztucznej inteligencji do rygorystycznego testowania naszych wcześniej przyjętych założeń zapewni bezpieczeństwo współczesnego szyfrowania”.

Takie podejście sugeruje nadchodzący wzorzec w badaniach nad bezpieczeństwem: systemy sztucznej inteligencji testują założenia leżące u podstaw infrastruktury krytycznej w warunkach skrajnych i znajdują słabe punkty, zanim zrobią to przeciwnicy. Te same możliwości agenta, które zmniejszają koszty ataków na starsze systemy, można w zasadzie wskazać na wzmocnienie zamienników. Kryptografowie przez dziesięciolecia zakładali, że mur wytrzyma do czasu pojawienia się obliczeń kwantowych; Wyniki DeepMind przypominają, że klasyczne ataki również mogą stać się tańsze, a próg „niewykonalny” jest wyższy niż kiedyś.

Wyprzedź sztuczną inteligencję

Systemy sztucznej inteligencji badają obecnie podstawy samego bezpieczeństwa cyfrowego. Wyprzedź sztuczną inteligencję dzięki AI Buzz Wire — przełomowym badaniom, zmianom w zakresie bezpieczeństwa i bieżącym nowinkom dotyczącym modeli.

Przeczytaj więcej aktualności o sztucznej inteligencji →