שיטה שפיתחו חוקרים מאוניברסיטת בר־אילן הופכת את שמירת נוסח ההצפנה עצמו למשאב יקר; גם אם המפתח ייחשף בעתיד, תוקף שלא שמר די מידע מראש לא יוכל לשחזר את המסר
התרחיש שמטריד ארגונים המחזיקים מידע רגיש נקרא לעיתים "לאסוף עכשיו, לפענח אחר כך": תוקף מעתיק היום תעבורה מוצפנת, שומר אותה במשך שנים וממתין ליום שבו המפתח יודלף או יכולת החישוב תשתפר. מחקר של פרופ' אילון יוגב ותלמידת הדוקטורט שני בן־דוד מהמחלקה למדעי המחשב ובינה מלאכותית באוניברסיטת בר־אילן מציע דרך לצמצם את הסיכון — לא באמצעות הבטחה שהמפתח לעולם לא ייחשף, אלא באמצעות הפיכת השמירה של נוסח ההצפנה כולו לתנאי הכרחי לתקיפה עתידית.
החוקרים מכנים את הגישה "הצפנה בלתי דחיסה" עם אבטחה מתמשכת. הרעיון פשוט לתיאור אך לא טריוויאלי למימוש: אם תוקף מנסה לכווץ את נוסח ההצפנה כדי לחסוך שטח אחסון, הוא מאבד מידע החיוני לפענוח. גם אם יקבל מאוחר יותר את המפתח הסודי, התקציר ששמר לא יספיק לשחזור המסר.
האחסון הופך לחלק ממודל האיום
ברוב מודלי ההצפנה מקובל להניח שהתוקף יכול להעתיק ולשמור את כל מה שעובר ברשת. בעולם שבו כמויות המידע גדלות במהירות, ההנחה הזאת אינה תמיד מציאותית. צילום מלא של תעבורה בהיקפים גדולים דורש מערכי אחסון, חשמל ותחזוקה לאורך שנים. המחקר החדש הופך את המגבלה המעשית הזאת למרכיב פורמלי בהגדרת האבטחה.
אם, למשל, התוקף מסוגל לשמור רק חלק מנוסח ההצפנה, המטרה היא להבטיח שהחלק שנשמר לא יאפשר לו ללמוד את המסר גם לאחר שיקבל את המפתח. החוקרים מגדירים במדויק מהו שיעור האחסון המרבי של התוקף ומוכיחים אבטחה ביחס אליו. הם גם מציגים בנייה בקצב 1: אורך נוסח ההצפנה כמעט זהה לאורך המסר, בלי ניפוח גדול של הנתונים.
מה הוכח — ומה לא
התרומה המרכזית היא הוכחת קיום של הצפנה במפתח ציבורי בעלת התכונה הזאת. החוקרים מראים שסכמות הצפנה בעלות רמת האבטחה המתאימה יכולות לשמש בסיס לבנייה שלהם, כאשר בוחרים את פרמטר האבטחה הנכון. נוסף על כך הם מציעים הגדרה המבוססת על שיעור האחסון, המאפשרת לנתח כמה מן המידע המוצפן חייב התוקף לשמור כדי לא לאבד את יכולת הפענוח העתידית.
עם זאת, אין מדובר ב"הצפנה נצחית" במובן מוחלט. אם התוקף שמר את כל נוסח ההצפנה, או די ממנו לפי הפרמטרים של המערכת, דליפת המפתח בעתיד עדיין עלולה לסכן את המסר. השיטה גם אינה מבטלת את הצורך בניהול מפתחות, בהחלפת אלגוריתמים ובהגנה על נקודות הקצה. היא מוסיפה שכבת הגנה נגד יריב שמוגבל באחסון בזמן הקליטה.
ההבחנה הזאת חשובה במיוחד מול מחשוב קוונטי. המחקר אינו טוען שהבנייה חסינה אוטומטית לכל מחשב קוונטי עתידי. היתרון המוצע נובע מכך שהחלטת התוקף מה לשמור חייבת להתקבל לפני חשיפת המפתח. אם בשלב הזה נשמט מידע חיוני, כוח חישוב עתידי לבדו אינו משחזר אותו.
למי עשויה הגישה להתאים
הצפנה בלתי דחיסה עשויה להיות רלוונטית במיוחד לתעבורה המונית ולמידע שערכו נשמר לאורך זמן: רשומות רפואיות, תקשורת ממשלתית, נתוני מחקר או סודות מסחריים. ככל שכמות התעבורה גדולה יותר והצורך לשמור אותה ממושך יותר, מגבלת האחסון של התוקף נעשית משמעותית יותר.
יישום בעולם האמיתי יחייב עדיין בחינה של ביצועים, פרמטרים ועלויות, וכן שילוב עם תקנים ומערכות קיימות. המחקר הנוכחי הוא בראש ובראשונה תוצאה תאורטית בקריפטוגרפיה: הוא מנסח מודל אבטחה ומראה שאפשר לבנות מערכת העומדת בו.
שאלות ותשובות
האם אפשר לפרסם את המפתח בבטחה לאחר השימוש?
לא בכל מצב. ההבטחה חלה רק נגד תוקף שלא שמר די מידע מנוסח ההצפנה לפני חשיפת המפתח. תוקף ששמר את המידע הדרוש עשוי עדיין לפענח אותו.
האם השיטה מחליפה הצפנה פוסט־קוונטית?
לא. אלה שכבות הגנה שונות. הצפנה פוסט־קוונטית מיועדת לעמוד בפני אלגוריתמים קוונטיים; הצפנה בלתי דחיסה מנצלת מגבלת אחסון בזמן שבו התעבורה נאספת.
מדוע אי אפשר לדחוס את נוסח ההצפנה?
המבנה הקריפטוגרפי תוכנן כך שניסיון לשמור ייצוג קצר מדי יאבד מידע הדרוש לפענוח המאוחר. זו תכונה של הבנייה המתמטית, ולא טענה שכל קובץ מוצפן רגיל חסין מדחיסה.
המאמר המדעי
עוד בנושא באתר הידען
- כל מכשיר שנבנה היום ושאינו תואם הצפנה קוונטית יהיה פריץ
- מדענים מסין: פיצחנו הצפנה באמצעות מחשב קוונטי
- לא עוד פריצות למחשבים — הצפנה קוונטית מעשית
- פרס טיורינג 2025 הוענק לצ'רלס בנט ולז'יל בראסאר על היסודות של מדע המידע הקוונטי
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי