أمن قابل للإثبات

الموسوعة الحرة

يشير مصطلح "الأمان القابل للإثبات" إلى أي نوع أو مستوى من أمان الحاسوب يمكن إثباته. ويُستخدم هذا المصطلح بطرق مختلفة في مختلف المجالات.

يشير هذا عادةً إلى البراهين الرياضية ، الشائعة في علم التشفير . في هذا النوع من البراهين، تُحدد قدرات المهاجم بنموذج خصومي (يُشار إليه أيضًا بنموذج المهاجم): يهدف البرهان إلى إثبات أن المهاجم مُلزم بحلّ المسألة المعقدة الأساسية لاختراق أمان النظام المُنمذج. لا يأخذ هذا النوع من البراهين في الحسبان عادةً هجمات القنوات الجانبية أو غيرها من الهجمات الخاصة بتنفيذ النظام، لأنها عادةً ما تكون مستحيلة النمذجة دون تنفيذ النظام (وبالتالي، ينطبق البرهان فقط على هذا التنفيذ).

خارج نطاق علم التشفير، يُستخدم هذا المصطلح غالبًا بالتزامن مع البرمجة الآمنة والأمان بالتصميم ، وكلاهما يعتمد على البراهين لإثبات أمان نهج معين. وكما هو الحال في مجال التشفير، يتضمن ذلك نموذجًا للمهاجم ونموذجًا للنظام. على سبيل المثال، يمكن التحقق من مطابقة الكود للوظائف المقصودة، والموصوفة بنموذج: ويمكن القيام بذلك من خلال الفحص الثابت . تُستخدم هذه التقنيات أحيانًا لتقييم المنتجات (انظر المعايير المشتركة ): لا يعتمد الأمان هنا على صحة نموذج المهاجم فحسب، بل يعتمد أيضًا على نموذج الكود.

أخيرًا، يستخدم مصطلح "الأمان القابل للإثبات" أحيانًا من قِبل بائعي برامج الأمان الذين يسعون لبيع منتجات أمنية مثل جدران الحماية وبرامج مكافحة الفيروسات وأنظمة كشف التسلل . ونظرًا لأن هذه المنتجات لا تخضع عادةً للتدقيق، يعتبر العديد من باحثي الأمن هذا النوع من الادعاءات مجرد ترويجٍ زائف .

في علم التشفير

في علم التشفير ، يتمتع النظام بأمان قابل للإثبات إذا أمكن تحديد متطلبات أمانه رسميًا في نموذج خصومي ، بدلًا من تحديدها بشكل استدلالي، مع افتراضات واضحة بأن الخصم لديه إمكانية الوصول إلى النظام وموارد حاسوبية كافية. ويُعرف برهان الأمان (أو "الاختزال") بأنه استيفاء متطلبات الأمان هذه شريطة استيفاء الافتراضات المتعلقة بوصول الخصم إلى النظام، بالإضافة إلى بعض الافتراضات الواضحة حول صعوبة مهام حاسوبية معينة . وقدّم غولدواسير وميكالي مثالًا مبكرًا على هذه المتطلبات والبرهان في مجال الأمان الدلالي ، وذلك من خلال بناء نموذج قائم على مسألة البقايا التربيعية . وتُستخدم بعض براهين الأمان في نماذج نظرية معينة، مثل نموذج أوراكل العشوائي ، حيث تُمثَّل دوال التجزئة التشفيرية الحقيقية بنموذج مثالي.

توجد عدة مسارات بحثية في مجال الأمن القابل للإثبات. أحدها هو تحديد التعريف "الصحيح" للأمن لمهمة معينة مفهومة بديهيًا. والآخر هو اقتراح بنى وبراهين تستند قدر الإمكان إلى افتراضات عامة، مثل وجود دالة أحادية الاتجاه . وتتمثل إحدى المشكلات الرئيسية المفتوحة في إثبات هذه البراهين استنادًا إلى فرضية P ≠ NP ، إذ لا يُعرف أن وجود الدوال أحادية الاتجاه يتبع من هذه الفرضية .

الجدل

اكتشف العديد من الباحثين مغالطات رياضية في البراهين التي استُخدمت لتقديم ادعاءات حول أمان بروتوكولات مهمة. في القائمة الجزئية التالية لهؤلاء الباحثين، يلي أسماؤهم أولاً مرجع إلى الورقة البحثية الأصلية التي تتضمن البرهان المزعوم، ثم مرجع إلى الورقة البحثية التي أبلغ فيها الباحثون عن العيوب: ف. شوب؛ [ 1 ] [ 2 ] أ. ج. مينيزيس؛ [ 3 ] [ 4 ] أ. جها وم. ناندي؛ [ 5 ] [ 6 ] د. غاليندو؛ [ 7 ] [ 8 ] ت. إيواتا، ك. أوهاشي، وك. مينيماتسو؛ [ 9 ] [ 10 ] م. ناندي؛ [ 11 ] [ 12 ] ج.-س. كورون ود. ناكاش؛ [ 13 ] [ 14 ] د. تشاكرابورتي، ف. هيرنانديز-خيمينيز، وب. ساركار؛ [ 15 ] [ 16 ] ب. غازي ويو. ماورر؛ [ 17 ] [ 18 ] إس. أ. كاكفي وإي. كيلتز؛ [ 19 ] [ 20 ] وت. هولنشتاين، و ر. كونزلر، و س. تيسارو. [ 21 ] [ 22 ]

كتب كوبليتز ومينيزيس أن نتائج الأمان القابلة للإثبات لبروتوكولات التشفير المهمة غالبًا ما تحتوي على مغالطات في البراهين؛ وكثيرًا ما تُفسَّر بطريقة مضللة، مما يُعطي ضمانات زائفة؛ وتعتمد عادةً على افتراضات قوية قد يتبين خطؤها؛ وتستند إلى نماذج غير واقعية للأمان؛ وتُشتِّت انتباه الباحثين عن الحاجة إلى الاختبار والتحليل "التقليدي" (غير الرياضي). وقد أثارت سلسلة أوراقهم البحثية التي تدعم هذه الادعاءات [ 23 ] [ 24 ] جدلًا واسعًا في الأوساط العلمية. ومن بين الباحثين الذين رفضوا وجهة نظر كوبليتز ومينيزيس، أوديد غولدريتش ، وهو مُنظِّر بارز ومؤلف كتاب " أسس التشفير " [ 25 ] . وقد كتب ردًا على ورقتهم البحثية الأولى بعنوان "نظرة أخرى على 'الأمان القابل للإثبات'" [ 26 ] ، والتي عنونها "حول التشفير ما بعد الحداثي". كتب غولدرايش: "...  نشير إلى بعض العيوب الفلسفية الأساسية التي يقوم عليها المقال المذكور، وبعض مفاهيمه الخاطئة فيما يتعلق بالبحث النظري في علم التشفير خلال الربع الأخير من القرن." [ 27 ] : 1 جادل غولدرايش في مقاله بأن منهجية التحليل الصارمة للأمن القابل للإثبات هي المنهجية الوحيدة المتوافقة مع العلم، وأن كوبليتز ومينيزيس "رجعيان (أي أنهما يخدمان مصالح معارضي التقدم)". [ 27 ] : 2

في عام 2007، نشر كوبليتز مقالًا بعنوان "العلاقة المتوترة بين الرياضيات وعلم التشفير" [ 28 ] ، والذي تضمن بعض التصريحات المثيرة للجدل حول الأمن القابل للإثبات ومواضيع أخرى. وقد كتب الباحثون عوديد غولدرايش، وبواز باراك، وجوناثان كاتز ، وهوغو كراوتشيك ، وآفي ويغدرسون رسائل ردًا على مقال كوبليتز، نُشرت في عددي نوفمبر 2007 ويناير 2008 من المجلة. [ 29 ] [ 30 ] وصف كاتز، وهو مؤلف مشارك لكتاب مرجعي مرموق في علم التشفير، [ 31 ] مقال كوبليتز بأنه "قمة التعالي"؛ [ 29 ] : 1455، بينما اتهم ويغدرسون، وهو عضو دائم في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، كوبليتز بـ"التشهير". [ 30 ] : 7

كتب إيفان دامغارد لاحقًا ورقة موقف في مؤتمر ICALP 2007 حول القضايا التقنية، [ 32 ] وقد أوصى بها سكوت آرونسون باعتبارها تحليلًا معمقًا جيدًا. [ 33 ] كما أوصى برايان سنو ، المدير التقني السابق لمديرية ضمان المعلومات في وكالة الأمن القومي الأمريكية ، بورقة كوبليتز-مينيز بعنوان "العالم الجديد الجريء للافتراضات الجريئة في علم التشفير" [ 34 ] للحضور في جلسة خبراء التشفير بمؤتمر RSA 2010. [ 35 ]

أمن عملي قابل للإثبات

يهدف مفهوم الأمان القابل للإثبات التقليدي في المقام الأول إلى دراسة العلاقة بين الكائنات المُعرَّفة تقاربياً . في المقابل، يهتم مفهوم الأمان القابل للإثبات العملي بالكائنات الملموسة في الممارسة التشفيرية، مثل دوال التجزئة، وخوارزميات التشفير الكتلية ، والبروتوكولات، كما يتم نشرها واستخدامها. [ 36 ] يستخدم مفهوم الأمان القابل للإثبات العملي الأمان الملموس لتحليل البنى العملية ذات أحجام المفاتيح الثابتة. يُطلق مصطلح "الأمان الدقيق" أو " الأمان الملموس " على اختزالات الأمان القابلة للإثبات، حيث يتم تحديد الأمان كمياً من خلال حساب حدود دقيقة للجهد الحسابي، بدلاً من حد تقاربي مضمون التحقق منه لقيم "كبيرة بما فيه الكفاية" لمعامل الأمان .

مراجع

  1. ↑ بيلار، ميهير؛ روغاواي، فيليب (1995). "التشفير غير المتماثل الأمثل". التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 94. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  950. الصفحات 92-111 . doi : 10.1007/BFb0053428 . ISBN  978-3-540-60176-0.
  2. ↑ شوب، فيكتور (2002)، "إعادة النظر في OAEP"، مجلة علم التشفير ، 15 (4): 223-249 ، doi : 10.1007/s00145-002-0133-9 ، S2CID 26919974 
  3. ↑ كراوتشيك، هوغو (2005). "HMQV: بروتوكول ديفي-هيلمان آمن وعالي الأداء". التطورات في علم التشفير - CRYPTO 2005. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 3621. الصفحات 546-566 . doi : 10.1007/11535218_33 . ISBN   978-3-540-28114-6.
  4. ↑ مينيز، ألفريد ج. (2007)، "نظرة أخرى على HMQV"، مجلة التشفير الرياضي ، 1 : 47-64 ، doi : 10.1515/JMC.2007.004 ، S2CID 15540513 
  5. ↑ بيلاري، ميهير؛ بيترزاك، كريستوف؛ روغاواي، فيليب (2005). "تحليلات أمنية مُحسّنة لرموز مصادقة الرسائل CBC". التطورات في علم التشفير - CRYPTO 2005. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 3621. الصفحات 527-545 . doi : 10.1007/11535218_32 . ISBN   978-3-540-28114-6.؛ وبييرزاك، كريستوف (2006)، "حدٌّ دقيق لـ EMAC"، الأوتوماتا واللغات والبرمجة ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 4052، الصفحات 168-179 ، doi : 10.1007/11787006_15 ، ISBN   978-3-540-35907-4
  6. ↑ جها، أشوين؛ ناندي، مريدول (2016)، "إعادة النظر في مخططات البنية: تطبيقات على CBC-MAC وEMAC"، مجلة التشفير الرياضي ، 10 ( 3-4 ): 157-180 ، doi : 10.1515/jmc-2016-0030 ، S2CID 33121117 
  7. ↑ بونيه، دان؛ فرانكلين، ماثيو (2003)، "التشفير القائم على الهوية من اقتران ويل"، مجلة SIAM للحوسبة ، 32 (3): 586-615 ، doi : 10.1137/S0097539701398521
  8. ↑ جاليندو، ديفيد (2005)، "إعادة النظر في تشفير هوية بونيه-فرانكلين"، الأوتوماتا واللغات والبرمجة ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 3580، الصفحات 791-802 ، doi : 10.1007/11523468_64 ، hdl : 2066/33216 ، ISBN   978-3-540-27580-0، S2CID 605011 
  9. ↑ ماكجرو، ديفيد أ.؛ فييغا، جون (2004)، "أمن وأداء نمط غالوا/العداد (GCM) للتشغيل"، التقدم في علم التشفير - إندو كريبت 2004 ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 3348، الصفحات 343-355 ، doi : 10.1007/978-3-540-30556-9_27 ، ISBN   978-3-540-24130-0
  10. ↑ إيواتا، تيتسو؛ أوهاشي، كيسوكي؛ مينيماتسو، كازوهيكو (2012). "كسر وإصلاح براهين أمان GCM". التطورات في علم التشفير - CRYPTO 2012. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 7417. الصفحات 31-49 . doi : 10.1007/978-3-642-32009-5_3 . ISBN   978-3-642-32008-8.
  11. ↑ ريستنبارت، توماس؛ روجاواي، فيليب (2007)، "كيفية إثراء مساحة الرسائل في التشفير"، التشفير البرمجي السريع ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 4593، الصفحات 101-118 ، doi : 10.1007/978-3-540-74619-5_7 ، ISBN   978-3-540-74617-1
  12. ↑ ناندي، مريدول (2014). "XLS ليس تبديلًا شبه عشوائي قوي". التطورات في علم التشفير - ASIACRYPT 2014. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 8874. الصفحات 478-490 . doi : 10.1007/978-3-662-45611-8_25 . ISBN   978-3-662-45607-1.
  13. ↑ بيلاري، ميهير؛ غاراي، خوان أ.؛ رابين، تال (1998). "التحقق السريع من الدفعات للأس المعياري والتوقيعات الرقمية". التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 98. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1403. الصفحات 236-250 . doi : 10.1007/BFb0054130 . ISBN   978-3-540-64518-4.
  14. ↑ كورون، جان سيباستيان؛ ناكاش، ديفيد (1999)، التشفير بالمفتاح العام ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 1560، الصفحات 197-203 ، doi : 10.1007/3-540-49162-7 ، ISBN   978-3-540-65644-9، S2CID 11711093 
  15. ↑ ماكجرو، ديفيد أ.؛ فلوهر، سكوت ر. (2007)، "أمن نمط تشغيل دفتر الشفرات الموسع (XCB)"، مجالات مختارة في علم التشفير ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 4876، الصفحات 311-327 ، doi : 10.1007/978-3-540-77360-3_20 ، ISBN   978-3-540-77359-7
  16. ↑ تشاكرابورتي، ديبروب؛ هيرنانديز-خيمينيز، فيسنتي؛ ساركار، بالاش (2015)، "نظرة أخرى على XCB"، التشفير والاتصالات ، 7 (4): 439-468 ، doi : 10.1007/s12095-015-0127-8 ، S2CID 17251595 
  17. ↑ بيلار، ميهير؛ روغاواي، فيليب (2006). "أمن التشفير الثلاثي وإطار عمل لإثباتات لعب الألعاب القائمة على الترميز". التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 2006. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 4004. الصفحات 409-426 . doi : 10.1007/11761679_25 . ISBN   978-3-540-34546-6.
  18. ↑ غازي، بيتر؛ ماورر، أولي (2009). "إعادة النظر في التشفير المتتالي". التطورات في علم التشفير - ASIACRYPT 2009. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 5912. الصفحات 37-51 . doi : 10.1007/978-3-642-10366-7_3 . ISBN   978-3-642-10365-0.
  19. ↑ كورون، جان سيباستيان (2002). "براهين الأمان المثلى لأنظمة التوقيع PSS وغيرها من أنظمة التوقيع". التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 2002. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 2332. الصفحات 272-287 . doi : 10.1007/3-540-46035-7_18 . ISBN   978-3-540-43553-2.
  20. ↑ كاكفي، ثاقب أ.؛ كيلتز، إيك (2012). "مراجعة لبرهان الأمان الأمثل لتجزئة المجال الكامل". التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 2012. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 7237. الصفحات 537-553 . doi : 10.1007/978-3-642-29011-4_32 . ISBN   978-3-642-29010-7.
  21. ↑ كورون، جان سيباستيان؛ باتارين، جاك؛ سورين، يانيك (2008). "نموذج أوراكل العشوائي ونموذج التشفير المثالي متكافئان". التطورات في علم التشفير - CRYPTO 2008. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 5157. الصفحات 1-20 . doi : 10.1007/978-3-540-85174-5_1 . ISBN   978-3-540-85173-8.
  22. ↑ هولنشتاين، توماس؛ كونزلر، روبن؛ تيسارو، ستيفانو (2011)، "إعادة النظر في تكافؤ نموذج أوراكل العشوائي ونموذج التشفير المثالي"، وقائع الندوة السنوية الثالثة والأربعين لجمعية آلات الحوسبة حول نظرية الحوسبة ، الصفحات 89-98 ، arXiv : 1011.1264 ، doi : 10.1145/1993636.1993650 ، ISBN  9781450306911، S2CID 2960550 
  23. ↑ كوبليتز، نيل؛ مينيزيس، ألفريد (2019). "وجهات نظر نقدية حول الأمن القابل للإثبات: خمسة عشر عامًا من أوراق "نظرة أخرى" . التقدم في رياضيات الاتصالات . 13 (4): 517-558 . doi : 10.3934/amc.2019034 .
  24. ↑ جميع هذه الأوراق متاحة في "نظرة أخرى على الأمن القابل للإثبات" . تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 أبريل 2018 .
  25. ↑ غولدريتش، أوديد (2003). أسس التشفير . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 9780521791724.
  26. ↑ كوبليتز، نيل؛ مينيزيس، ألفريد ج. (2007)، "نظرة أخرى على "الأمن القابل للإثبات"«، مجلة علم التشفير ، 20 (1): 3– 37، doi : 10.1007/s00145-005-0432-z ، S2CID 7601573 
  27. 1 2 "حول التشفير ما بعد الحداثي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2018 .
  28. ↑ كوبليتز، نيل (2007)، "العلاقة غير المستقرة بين الرياضيات وعلم التشفير" (ملف PDF) ، إشعارات الجمعية الرياضية الأمريكية ، 54 ( 8): 972-979
  29. 1 2 "رسائل إلى المحرر" (ملف PDF) ، إشعارات الجمعية الرياضية الأمريكية ، 54 (12): 1454-1455 ، 2007
  30. 1 2 "رسائل إلى المحرر" (ملف PDF) ، إشعارات الجمعية الأمريكية للرياضيات ، 55 (1): 6-7 ، 2008
  31. ↑ كاتز، جوناثان؛ ليندل، يهودا (2008). مقدمة في علم التشفير الحديث . تشابمان آند هول/سي آر سي. رقم ISBN 9781584885511.
  32. ↑ دامغارد، آي. (2007). "تدقيق لغوي لبعض قضايا التشفير". الأوتوماتا واللغات والبرمجة . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 4596. الصفحات 2-11 . doi : 10.1007/978-3-540-73420-8_2 . ISBN   978-3-540-73419-2.
  33. ↑ "مُحسَّن للغة الشتيتل" . scottaaronson.com . سبتمبر 2007.
  34. ↑ كوبليتز، نيل؛ مينيزيس، ألفريد ج. (2010)، " العالم الجديد الجريء للافتراضات الجريئة في علم التشفير" (ملف PDF) ، إشعارات الجمعية الرياضية الأمريكية ، 57 : 357-365
  35. ↑ "مؤتمر RSA 2010 الولايات المتحدة الأمريكية: حلقة نقاش خبراء التشفير" . يوتيوب . 9 مارس 2010. مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أبريل 2018 .
  36. ↑ روغاواي، فيليب (2016). "الأمن القابل للإثبات الموجه نحو الممارسة والبناء الاجتماعي للتشفير". مجلة IEEE للأمن والخصوصية . 14 (6): 10-17 . Bibcode : 2016ISPri..14f..10R . doi : 10.1109/MSP.2016.122 .