Anton Kozubov tók þátt í þriðja þættinum, fræðilegur hópur . Við ræddum störf hans og sérstöðu iðnaðarins.
Hljóð útgáfa: · · · · .
Í myndinni:
Nokkur orð um sérstöðu iðnaðarins
Tímakóði -
: Eftir því sem ég best veit ertu að fást við mjög sérhæfð efni.
Anton: Já, það er slík skoðun, en við erum að reyna að fara yfir í grundvallaratriði. Þó að sífellt fleiri hafi áhuga á sviði skammtadulkóðunar er það ekki heitasta vísindasviðið. Hér er góður grunnur, en tæknin er þegar komin á verkfræðilega þróunarstig.
Allt byrjaði að þróast aftur á níunda áratug síðustu aldar og samkvæmt vísindalegum mælikvörðum hefur töluvert langur tími liðið. Vísindamenn hafa færst frá kenningum og tilraunum yfir í raunverulegar aðgerðir og fullvirk tæki. Slík kerfi hafa lengi verið til í Sviss þar sem ID Quantique starfar. Þeir komu á markað árið 80 eða 2005 og á þessum áratug byrjaði að útvega skammtafræði dulritunarkerfi til svissneskra og austurrískra banka. Þetta er ekki lengur tækni framtíðarinnar.
Það eru enn margar spurningar eftir hvað varðar að sanna leynd slíkra kerfa. Þetta er það sem við gerum mest á þessu sviði. En grundvallarreglurnar hafa þegar verið ályktaðar.
Dmitriy: Geturðu sagt okkur hvað varð til þess að sérfræðingar kynntu sér þetta svæði í smáatriðum? Hvernig lýstu þeir upphafsvandamálum og áskorunum sem þeir stóðu frammi fyrir?
Anton: Það er skemmtileg saga. Eins og alltaf gerist í vísindum byrjuðum við að kynna okkur efnið einfaldlega vegna þess að það varð áhugavert. Það var ekkert sérstakt markmið. Á þeim tíma var talið að þetta væri algerlega örugg gagnaflutningsaðferð og á þeim tíma var hún sannarlega háþróuð. Viðfangsefnið upplýsingaöryggi varð sífellt meira viðeigandi en auk þess komumst við að þeirri niðurstöðu að hægt sé að búa til nýja tegund af tölvu með ýmsum skammtaáhrifum. Þeir hafa nokkuð áhugaverða möguleika, þar á meðal getu til að brjóta núverandi dulmál.
Dmitriy: Mál um vernd hafa komið upp áður en td var kalda stríðið. En var upphaf þessa iðnaðar nálægt tilkomu tiltölulega fjöldaneta?
Anton: Þú hefur rétt fyrir þér. Þú getur líka skoðað það frá þessu sjónarhorni. En það fyndna er að svið skammtadulkóðunar var uppgötvað af tveimur aðilum sem voru skyldari upplýsingatæknisviðinu. Þeir kynntu sitt fyrsta verk, sem lýsti grunnreglunum, á upplýsingatækniráðstefnu. Svo já, það kemur þaðan.
Dmitriy: Hvernig komst þú inn á þetta sviði? Hver var hvatning þín?
Anton: Í hreinskilni sagt var þetta svipað - það var áhugavert. En upphaflega fór ég ekki í skammtafræði. Byrjaði með . Það kom í ljós að vandamálin um þetta efni reyndust ekki vera svo viðeigandi fyrir þarfir rannsóknarstofunnar, svo ég skipti yfir í skammtafræði. En að gera bara eitt er ekki sérstaklega áhugavert og það eru líka mörg innbyrðis tengd svæði, svo við getum ekki talað um mjög sérhæfða starfsemi okkar.
Tækifæri fyrir vísindamenn af skyldum greinum
Tímakóði -
Dmitriy: Á við getum sagt að nokkuð takmarkaður hópur fólks komi að þessu efni. Gætirðu áætlað fjölda sérfræðinga á þínu sviði? Eða er þetta ennþá mjög lokaður klúbbur?
Anton: Það er lokað, en aðeins í tiltölulega úrvalshluta þess. Það er fullt af fólki í heiminum sem tekur þátt í skammtaupplýsingafræði í ýmsum birtingarmyndum hennar. Ég hef ekki hugmynd um hvernig á að áætla fjölda þeirra, en það eru örugglega meira en þrjátíu manns sem voru á ráðstefnunni.
Ég held að þetta sé ekki einu sinni einn þúsundasti af öllu. Margir fara vegna þess að þetta er eitt af fullkomnustu sviðum vísinda. Allar leiðandi stofnanir hafa skammtaupplýsingafræði eða skammtaljósfræði og skylda hluti. Önnur spurning er hversu margir eru á kafi í svo sérhæfðum sess sem sannar styrk skammtafræðikerfa.
Þetta samfélag er minna, en samt umfangsmikið. Þeir sem sóttu ráðstefnuna voru ekki allir helstu sérfræðingar á þessu sviði. Þeir eru um hundrað talsins um allan heim. Vísbendingar um styrk skammtadulkóðunarkerfa komu fram nýlega, í byrjun 2000. Fólk sem starfar á þessu sviði hefur áður sinnt öðru. Til dæmis skammtaljósfræði, grundvallarrannsóknir. Þau eiga enn við. Þeir komu til okkar úr eðlisfræði.
Það eru líka þeir sem koma úr klassískri upplýsingafræði eða stærðfræði. Við mat á vísbendingum um viðnám gegna ýmiss konar óreiðu afgerandi hlutverki. Hvar eru þeir annars notaðir - í varmafræði. Fólk sem skilur hvernig skammtaóreiður virka í upplýsingafræði getur beitt þekkingu sinni á skammtavarmafræði. Einn fremsti vísindamaður á þessu sviði, Renato Renner frá Zürich, rannsakar þar skammtaupplýsingafræði og heldur í Santa Barbara fyrirlestranámskeið um skammtavarmafræði.
Hvaða áskoranir standa samfélagið frammi fyrir?
Tímakóði -
Dmitriy: Hvaða spurningar ertu að vinna með í dag? Hvaða áskoranir eru í forgrunni? Hvað táknar nú barinn sem þarf að færa lengra?
Anton: Við getum talað um þetta frá tveimur mismunandi hliðum. Að mínu mati er beitti hlutinn minna áhugaverður. Skammtalykladreifing hefur þegar náð iðnaðarskala en allir vilja skilja hvernig þeir geta gengið úr skugga um að þeir séu að fást við skammtadreifingu en ekki eitthvað annað. Til að gera þetta er nauðsynlegt að votta búnaðinn, þannig að þróun sérhæfðra staðla er eitt helsta vandamálið í heiminum, auk verkfræðihlutans. Flestir fremstu vísindamenn á þessu sviði beina kröftum sínum að þessu.
Annar þátturinn í starfsemi okkar er sönnun um seiglu kerfa. Klassísk dulritun byggir á þeirri forsendu að árásarmaður hafi einfaldlega ekki nægjanlegan tölvuorku til að afkóða gögnin á meðan þau eru enn í gildi. En það getur vel verið að slíkar forsendur séu ekki alltaf réttar, þannig að við þurfum að fara yfir í aðra gagnaverndarstefnu - til að tryggja að getan til að afkóða breytist ekki með tímanum.
Við erum að gera skammtalykladreifingu. Þetta þýðir að við dreifum lyklinum sem nota þarf til að dulkóða upplýsingarnar. Slíkum lykli er hægt að stela, en við erum að reyna að kynna hugmyndafræði þar sem þetta verður ekki mögulegt. Ef einhver ráðist inn á rásina okkar meðan á dreifingu hennar stendur munum við alltaf taka eftir því. Þetta er grunnurinn að klassískri hugmyndafræði skammtadulkóðunar. Þetta er náð með því að nota stakar ljóseindir.
Þau eiga þrjár eignir. Þetta eru lágmarkshlutar af orku, þeim er ekki hægt að skipta og svo til dæmis styrkja. Ekki er hægt að afrita þær. Óþekkt skammtaástand er ekki hægt að afrita, því til þess þarf að mæla það, og það er ekki hægt að gera án þess að eyðileggja skammtaástandið. Þegar við mælum það hrynur það.
Vegna þessara eiginleika geturðu skoðað hæfileika árásarmanns - við köllum hann Evu (frá hlera) - frá öðru sjónarhorni. Við segjum að við gefum Evu allt sem mögulegt er innan marka eðlisfræðilögmálanna. Skammtaminni, tilvalin skynjari - við höfum ekki einu sinni nálægt þessu, en við gefum því slík tækifæri. Og jafnvel með þetta í huga erum við að segja að hún muni ekki fá lykilgögnin án þess að við vitum það. Þetta er það sem skammtafræði dulmálsfyrirmyndin var upphaflega byggð á.
En þetta er allt gott svo lengi sem við erum að tala um stakar ljóseindir. Hins vegar eru uppsprettur stakra ljóseinda ansi duttlungafullar, lághraða og dýrar, svo enginn notar þær í þessu ferli. Allir nota dempaða leysigeislun.
Dmitriy: Og hvernig er þetta í samanburði við þær eignir sem þú varst að tala um?
Anton: Breytir hugmyndafræði og nálgun til að sanna seiglu. Þetta er enn framkvæmanlegt verkefni, en mun erfiðara. Í aðstæðum þar sem við erum að nota eitthvað sem er ekki nákvæmlega það sem við myndum þurfa við kjöraðstæður, þ.e. samfelld veikt ríki, þurfum við að taka tillit til þess í sönnunum okkar um þrautseigju. Við erum að gera þetta og allur heimurinn er á leið í þessa átt.
Dmitriy: Tekur þessi nálgun mið af búnaði á endum samskiptarásarinnar?
Anton: Upphaflega notaði skammtalykladreifing nálganir eins og þá hugmynd að Eve komist ekki inn í kassa Alice og Bob, heldur hafi hún aðeins aðgang að samskiptarásinni. Þetta er ekki mjög raunhæf nálgun. Í dag er skammtafræði. Hann segir okkur að í ljósleiðara eða skammtarás sé alveg hægt að breyta „stillingunum“ með því að nota útsetningu.
Tekið er tillit til þessarar stefnu í vottunarmálum. Við erum með stóra rannsóknarstofu í Moskvu þar sem Vadim Makarov, líklega frægasti „skammtaþrjótur“ í heiminum, vinnur. Í öðrum löndum eru þeir mjög virkir að þessu. Þetta er það sem ég var að fara að. Hvernig Eve kemst inn í kassana okkar er meira verkfræðilegt vandamál. Ég áleit mig áður sem vísindamann, svo það er áhugavert fyrir mig að horfa á Evu frá öðru sjónarhorni. Skoðaðu til dæmis hvernig hún getur komist inn í samskiptarásina og stolið öllu án þess að við tökum eftir því. Ég vil frekar vinna ekki fyrir góðu strákana, Alice og Bob, heldur að kanna mögulegar árásir á skammtalykladreifingarkerfi.
Stutt kynning á Quantum Hacking
Tímakóði -
Dmitriy: Geturðu lýst einkennum slíkra árása?
Anton: Almennt viðurkenndum eiginleikum er skipt í þrjá flokka. Man-in-the-middle árásir eru svipaðar klassískum man-in-the-middle (MITM) árásum. Önnur tegundin er óhlutbundnari, þegar Eve hefur einhvern veginn samskipti við hvern pakka í skammtarásinni okkar og geymir niðurstöðu slíkrar samskipta í skammtaminninu. Eftir það bíður hún eftir að verklagsreglur sem Alice og Bob framkvæma nái saman, fær enn frekari upplýsingar, tekur mælingar og svo framvegis. Þetta eru sameiginlegar árásir, en það er þriðja tegundin - jafnvel abstraktari. Þar er bætt við mati á raunverulegum breytum.
Fyrir seinni tegund árásar gerum við ráð fyrir að Alice og Bob deili óendanlega mörgum bitum á milli sín. Í raun og veru er þetta ómögulegt og um leið og við förum að endanlegu bindi byrja tölfræðilegar sveiflur að koma fram. Þeir gætu verið að leika í höndunum á Evu. Samfelldar árásir taka einnig mið af endanleika auðlinda. Þetta er flókinn hlutur og ekki eru allar samskiptareglur um skammtalykladreifingu með jafn yfirgripsmikla sönnun fyrir öryggi.
Það er mikilvægt að skilja að við erum að senda lykilbita og mynda lykla. Hvernig þú notar þau frekar er undir þér komið. Þetta er þar sem dulkóðunarmál koma við sögu. Ef þú tekur nútíma reiknirit eins og ósamhverfa dulkóðun, bara með því að nota þessa lykla, þá er það ekkert gagn. Eina aðferðin til að tryggja viðnám er dulkóðunarpúði. Þá eru engar spurningar, en til þess þarf að búa til lykla í hvert skipti og breyta þeim fyrir hvert skeyti. Þetta er flókið ferli.
Kjarninn í skammtalykladreifingu er sá að fyrir allar árásir Eve getum við úthlutað slíku magni af dreifðum bitum sem aðeins Alice og aðeins Bob vita. Eve mun ekki vita af honum. Þetta er meginmarkmið vinnu okkar. En ég hef áhuga á að koma með slíkar árásir svo að Alice og Bob séu fullviss um öryggi sitt og Eve myndi haga öllu á þann hátt að hún sniðgangi verndina.
Þú getur ekki bara tekið því og ekki truflað samstarfsmenn þína
Tímakóði -
Dmitriy: Það kemur í ljós að slík vinna í fararbroddi getur auðveldlega hætt við niðurstöður samstarfsmanna í alþjóðasamfélaginu?
Anton: Ta, kanadíska málþingið sem þú talaðir um er nákvæmlega það sem það snýst um. Þar sagði ég að þetta væri einmitt það sem við gerðum, sem olli straumi af neikvæðni. Það er útskýranlegt. Menn hafa stundað vísindi í tuttugu og fimm ár og svo kemur einhver og segir að niðurstöður þeirra hafi ekki verið alveg réttar. Það sýnir líka hvernig það verður gert á réttan hátt. Það var mjög hrokafullt af mér. En ég tel að okkur hafi tekist að gera árás sem margir líta ekki einu sinni á eða taka tillit til.
Dmitriy: Gætirðu talað um það og lýst því að minnsta kosti almennt?
Anton: Já að sjálfsögðu. Það fyndna er að þetta er rán-og-árás - sú einfaldasta sem þú getur hugsað þér. Aðeins það er nokkuð breytt og flókið, eins og ég myndi segja. Í dag, þegar menn skoða sönnun um þrautseigju, segja menn að allar skammtarásir lýsi einfaldlega endurdreifingu upplýsinga milli Alice, Bob og Eve.
Það sem skiptir máli er að í þessu tilviki eiga sér stað allar mælingar á skammtaástandi eftir þessa dreifingu. Við leggjum til að skammtarás sé lýst á þann hátt að hún innihaldi vídd miðað við hvaða ástand breytast og er þröngvað upp á Bob. Tiltölulega séð erum við með eitthvað í miðju rásarinnar, það reynir að greina á milli ríkja, það sem það aðgreinir sendir það til Bob, það sem það greinir ekki blokkar. Þannig er allt sem kemur til Bobs Evu kunnugt. Það virðist vera augljós hugmynd, en einhverra hluta vegna talar enginn um það í heiminum.
Dmitriy: Og þú sýndir fræðilegan möguleika á að framkvæma slíka árás.
Anton: Já, ég talaði um þetta í Toronto. Við áttum mjög heitar umræður við fólk sem hefur starfað á þessu sviði eins lengi og ég hef verið á lífi. Þetta var áhugavert, mjög gagnleg reynsla.
Hvers vegna er mikilvægt að flýta sér ekki út í útgáfuverndaraðferðir
Tímakóði -
Dmitriy: Til að nota grunnlíkingu við vírus og vírusvarnarefni, þá felur starfssvið þitt og hugmyndafræði í sér T-laga ferli fjarri feril kappaksturs hvers á eftir öðrum. Getum við sagt að slík nálgun skapi nýja bunka af vandamálum og þau verði að leysa á öðrum vettvangi, en ekki bara á einum, eins og núna?
Anton: Mjög sanngjörn spurning. Ég verð að hafa það á hreinu hér. Auðvitað hef ég meiri áhuga á að koma með leiðir til að ráðast á. En við vinnum öll á sviði skammtalykladreifingar, við fáum borgað fyrir það og við viljum í raun ekki setja taum í okkar eigin hjól. Það er rökrétt. Þegar þú kemur með nýja árás á skammtalykladreifingarkerfi væri gaman að koma með einhverskonar mótvægisaðgerðir. Við gerðum það, við fundum leið til að takast á við það. Það er ekki það léttvægasta, en það er til. Það er hægt að fjalla um slík vandamál en önnur spurning er sú að þegar fólk talar ekki um vandamál er augljóst að það tekur ekki tillit til þeirra. Þetta þýðir að þeir hafa engar mótvægisaðgerðir.
Í myndinni:
Dmitriy: Er þessi nálgun einhvers konar ósagður kóða í þínu samfélagi?
Anton: Já, en mér finnst ekki rétt að bjóða upp á lausn. Það er mikilvægt að taka málið upp. Þá getur einhver fundið hliðarlausnir fyrir utan það sem þú hefur. Ef þú birtir allt í einu tekur fólk það sem er tilbúið og það verður engin hugsun.
Dmitriy: Er þá óhætt að segja að lausnin þín gæti verið einhver beta útgáfa og einhvers staðar uppi í erminni gæti verið eitthvað enn áhugaverðara sem þú hefur vistað fyrir sjálfan þig?
Anton: Kannski.
Smá um samskipti við eftirlitsstofnanir
Tímakóði -
Dmitriy: Þetta svæði hefur vakið athygli alls kyns eftirlitsyfirvalda og leyniþjónustustofnana. Tekur þetta allt tíma til að samræma einhverja þróun?
Anton: Mjög góð spurning! Ég mun reyna að svara því eins sniðugt og hægt er. Þetta tekur umtalsverðan hluta af tíma sem gæti farið í raunveruleg vísindaleg verkefni. En ég skil hvers vegna það er mikilvægt.
Dmitriy: Rétt eins og með vottunina sem við ræddum um áðan. Þú getur einfaldlega ekki ráðið aðstoðarmann sem mun hafa samskipti fyrir þig. Þurfa vísindamenn að útskýra blæbrigðin beint fyrir öllum eftirlitsstofnunum og hjálpa þeim að átta sig á því?
Anton: Já, það er einmitt það. Þetta er rétt nálgun. Enginn getur útskýrt betur en þú sjálfur hvað þú gerðir. Ef þú getur ekki gert þetta, vakna spurningar um raunveruleika afreks þíns. En ef það væri tækifæri til að stunda bara vísindi myndi ég frekar gera bara vísindi. En allt er þetta mikilvægur þáttur í starfi okkar, sem við gerum líka.
Dmitriy: Hefur þú tíma fyrir persónuleg verkefni?
Anton: Flókið mál. Við finnum tíma og gerum aukaatriði. Þetta eru grundvallarvandamál. Tökum til dæmis skammtaflutninga - til dæmis erum við að undirbúa rit um þetta efni. Við tökum önnur vandamál, eitthvað úr skammtaljósfræði, úr skammtaupplýsingafræði. Þetta eru áhugaverðir hlutir. Við reynum að finna tíma, því lífið án hans er alveg leiðinlegt. Það er ómögulegt að takast á við pappírsvinnu einn. Við þurfum líka að stunda vísindi.
Um greinarmun á grunnvísindum og hagnýtum vísindum
Tímakóði -
Dmitriy: Ef þú reynir að áætla hraða breytinga á þínu sviði, magn vísindarita. Hvernig hefur það áhrif á vinnu þína og áhuga á tengdum atvinnugreinum?
Anton: Svæðið okkar er mikið umræðuefni. Það er mikið magn af greinum að koma út. Jafnvel fjöldi raunverulegra viðeigandi greina er gríðarlegur. Það er erfitt að fylgjast með þeim öllum, það er einfaldlega ómögulegt.
Dmitriy: Er mikið háð þessu rakningarferli? Eða eru verkefnin þín nógu einangruð til að ná í mark án truflana?
Anton: Einangrun er frekar mínus. Þegar þú plokkar í þinn eigin safa hættir þú að taka eftir mistökum. Þú gætir haldið að þú sért að gera allt rétt, en það eru grundvallarmistök sem læðast að einhvers staðar sem þú ert að missa af. Það er gott þegar fólk í heiminum gerir svipaða hluti. Ef þú getur náð svipuðum hlutum að einhverju leyti, þá ertu að fara í rétta átt. Ef niðurstöðurnar eru mismunandi er þetta ástæða til að eiga samtal og komast að því hver hefur rétt fyrir sér.
Dmitriy: En vinnan fer fram í tiltölulega lokuðum hópi fólks? Eru þetta ekki hundruðir manna?
Anton: Sanngjarnt, en ekki alltaf. Í hópnum okkar taka þrír þátt í að sanna þrautseigju: ég, kollegi minn og vísindalegur leiðbeinandi okkar. Ef við tökum víðtækari svið - skammtaljósfræði, upplýsingafræði - þá erum við fimm. Ef við tölum um skammtalykladreifingarkerfi, þá er fólk í Moskvu, Novosibirsk, Kazan. En í Evrópu og Bandaríkjunum eru þetta stórir fræðilegir hópar.
Dmitriy: Hvað einkennir þennan mælikvarða?
Anton: Þetta eru mismunandi leiðir til að þróa vísindi. Okkar er öðruvísi en evrópska. Vísindi fylgja hér braut hagnýtra rannsókna, sem er þörf og viðeigandi núna. Ég fordæmi ekki þessa nálgun en tel hana ekki mjög vísindalega. Ég er hrifnari af hinum vestræna - skýr greinarmun á grundvallar- og hagnýtum vísindum. Þegar það er engin þörf á að krefjast hagnýtra niðurstaðna úr grundvallarvísindum núna. Þess vegna er það grundvallaratriði, svo að ekki sé tekist á við hagnýta hluti.
Einkum að snúa aftur til Zürich. Þetta er stór stofnun sem fæst eingöngu við grunnrannsóknir. Fólk rannsakar hluti sem útskýra fyrir okkur grundvallaratriði alheimsins og hjálpa okkur að skilja þá betur. Þeir koma þangað vegna þess að það er það sem þeir vilja gera. Hjá okkur fylgir áhuganum þörf, þörf fyrir að gera eitthvað annað í augnablikinu. Þess vegna er svo mikill munur á skynjun og þróun. Þetta eru tvær gjörólíkar leiðir.
Dmitriy: Fer þessi þörf eftir áætlanagerð stofnunarinnar, vísindasamfélagsins eða einhverju öðru?
Anton: Þetta er stjórnað af því hver úthlutar peningunum. Sá sem borgar kallar lagið. Við sjáum mikinn áhuga á að vera með einhvern búnað hér og nú. Í Evrópu eru til sjóðir sem miða að grunnrannsóknum. Það fer eftir þeim sem gefa peningana.
Aðrir þættir af podcastinu okkar á Habré:
Heimild: www.habr.com