Шанс есть! Наука удачи, случайности и вероятности

Многие системы (например, платформы на базе Unix, используемые компанией Apple) обходят первую проблему, сочетая генераторы случайности, встроенные в микросхемы, и содержимое «энтропийного пула», заполненного случайными элементами иного происхождения. Такой пул может иметь в своей основе все, что угодно, – от термического шума в устройствах, подключенных к данному компьютеру, до произвольных интервалов времени между нажатиями на клавиши пользователем. Затем эти составляющие объединяют с помощью так называемой процедуры хеширования[13], дабы сгенерировать одно случайное число. Хеширование – математический эквивалент размешивания чернил в воде: по числу, которое выдает на выходе эта процедура, невозможно определить, каков был набор данных на входе. Во всяком случае, такие методы сейчас неизвестны. Однако это не значит, что они не появятся в будущем. К тому же остается проблема скорости. Как правило, такой обходной путь использует физический генератор случайных чисел лишь как основу для программы, генерирующей куда более обильный их поток.

Но тут мы снова сталкиваемся с проблемой алгоритма. Конкретная природа методов, используемых этими программами, является тайной их правообладателей, но в 2013 году эксперты по информационной безопасности выразили озабоченность по поводу того, что американское Агентство национальной безопасности получило доступ к сведениям о механизме работы одного из таких генераторов (он называется Dual EC DRBG), а значит, в принципе может взламывать коды, полученные с применением этого генератора. Ничего страшного – если вы лишь режетесь в компьютерные игры. А вот если вы совершаете многомиллиардные финансовые транзакции или шифруете секретные документы, гораздо опаснее, если за вами следят.

Подобные затруднения вынуждают некоторых исследователей предположить, что мы вообще никогда не сумеем обзавестись «невзламываемым» источником случайности, пока полагаемся в этом на мир классической физики, которому случайность по большому счету не так уж и присуща: она сводится к тому, кто какой информацией обладает. Для более надежного шифрования мы должны обратиться к квантовой физике, объекты которой, похоже, действительно наделены случайным характером. Чем подбрасывать монетку, можно задаться вопросом, пройдет фотон сквозь серебряное зеркало или же отразится от него. Чем кидать игральную кость, предоставьте электрону выбор из шести цепей, по любой из которых он может пойти. «Как математику, мне нравится, когда случайность несет в себе свое же доказательство, и квантовые случайные числа предоставляют нам именно это, – радуется Кард Миллер из Мичиганского университета в Энн-Арборе. – В этом отношении квантовая физика уникальна».

Криптографические системы, использующие причуды квантовой теории для осуществления более защищенной связи, действительно есть. Но даже они – не последнее слово в информационной безопасности. Извлечение квантовой случайности всегда подразумевает участие кого-то, кто принимает неслучайные решения – насчет оборудования, измерений и т. п. Неидеальная эффективность фотонных детекторов, применяемых в некоторых методах, может позволить неслучайности проскользнуть в процесс как бы с заднего хода.

Каков же выход? Вот один из исследуемых вариантов: может быть, усилить квантовую случайность, чтобы у вас ее всегда было «больше» того допустимого количества, которое позволяет хакерам делать свое черное дело? Теоретически существуют способы преобразовать n случайных бит в 2ⁿ бит чистой случайности или «отмыть» биты от всякой корреляции с тем устройством, которое изначально их породило.

Подобная генерация квантовых случайных чисел, избавленная от привязки к конкретному устройству, представляет собой самое последнее достижение в нашем поиске истинной случайности. Есть шанс, что и этот процесс довольно скоро станет реальностью – лишь для того, чтобы кто-нибудь отыскал способ его взломать. Мы имеем дело с человеческим фактором, поэтому не исключено, что вечно будем искать тот генератор случайности, на который сможем положиться.

Установить местонахождение

Если вы когда-нибудь играли в прятки, есть шанс, что вас уже слегка касалась легкая рука случайности. Как выясняется, метод, основанный на убежденности в том, что вы найдете искомое по чистой случайности, на диво эффективен. Это еще один возникший в ходе эволюции трюк, где случайность играет неожиданную роль. Объясняет Кейт Равилиус.