Криптографија је прастара метода шифровања информација помоћу низа кодова. Генерално, низ сложених математичких формула се користи за обезбеђење података, а кључеви су доступни само онима којима су намењени.
Међутим, данас се користе различите врсте техника криптографије. Једна од њих је криптографија заснована на решеткама, која се ослања на концепте математичких решетки, често у конструкцији шифре или њеном доказу.
Дакле, хајде да размотримо шта је криптографија заснована на решетки, њену важност и главне предности.
Шта је криптографија заснована на решетки?
Крипографија заснована на решетки постаје све популарнија како се свет припрема за појаву квантног рачунарства. Пост-квантна криптографија узима маха, посебно пошто је било неколико открића у простору квантног рачунарства.
Крипографија заснована на решетки је врста криптографског система заснованог на математичком концепту решетке. У решетки, линије повезују тачке да формирају геометријску структуру. У криптографији заснованој на решетки, ова геометријска структура кодира и декодира поруке.
Због природе решетке, тешко је пробити се у криптографски систем заснован на решетки, јер се неки обрасци протежу бесконачно. Ово чини криптографију засновану на решетки атрактивном алтернативом уобичајени типови шифровања попут РСА, за коју се показало да је подложна нападима.
Шипографија заснована на решетки омогућава кодирање порука на такав начин да их може декодирати само неко ко зна тачан кључ. На пример, замислите да имате две решетке, једну са 10 поена и једну са 100 поена.
Ако бисте насумично одабрали две тачке из сваке решетке, било би компликовано одредити која тачка на решетки од 10 тачака одговара којој тачки на решетки од 100 тачака. Међутим, ако сте знали тачан кључ, лако бисте могли да упарите тачке и декодирате поруку.
Занимљиво је да су шифре засноване на решетки попут Дилитијума и Кибера показале велики потенцијал да се одупру нападима квантно рачунарство извора и широко се сматра примерима квантно отпорно шифровање.
Шиптографски алгоритми засновани на решетки могу се класификовати у две широке категорије: алгоритми са кључем и алгоритми без кључа. Алгоритми са кључем, као што је НТРУЕнцрипт алгоритам, захтевају коришћење тајног кључа за шифровање и дешифровање порука. Алгоритми без кључа, као што је Дуал ЕЦ_ДРБГ алгоритам, не захтевају приватни кључ.
Разумевање решетки
Да би се правилно разумела конструкција шифре засноване на решетки, од виталног је значаја познавати решетке и математичке проблеме који их окружују.
Математичари су опсежно проучавали решетке и имају низ занимљивих својстава. На пример, свака дводимензионална решетка има основу, скуп вектора који дефинишу решетку. Број вектора у бази назива се ранг решетке.
Основа за такву решетку би били вектори (2, 0) и (0, 2). Ранг ове решетке би био 2. Још једно интересантно својство решетки је да се могу класификовати у једну од три категорије: периодичне, апериодичне или хаотичне.
Периодична решетка је она у којој се образац понавља изнова и изнова без празнина или преклапања. Апериодична решетка је она у којој се образац не понавља тачно, али нема празнина или преклапања. Хаотична решетка је она са празнинама или преклапањима у шаблону, уводећи случајност у једначину.
Сигурност алгоритама заснованих на решетки често зависи од тога како се одређени математички планови могу решити на решеткама. Два уобичајена проблема, на пример, укључују проблем најближег вектора (ЦВП) и најкраћи векторски проблем (СВП). Први је математички проблем у коме се мора пронаћи најкраћи вектор који није нула у датој решетки.
Најближи векторски проблем је проблем у коме се мора пронаћи вектор у датој решетки који је најближи датом вектору. Верује се да су и СВП и ЦВП рачунарски сложени проблеми. Као резултат тога, алгоритми који се заснивају на овим проблемима отпорни су на нападе класичних рачунара.
Четири предности коришћења криптографије засноване на решетки
Крипографија заснована на решетки нуди низ предности у односу на конвенционалне шифре. Неки од њих су следећи:
1. Побољшана безбедност
Једна од највећих предности криптографије засноване на решетки је та што нуди побољшану сигурност. То је зато што је решетке теже разбити од других математичких структура које се обично користе за криптографију, као што су елиптичне криве.
2. Брже време рачунања
Још једна предност криптографије засноване на решетки је да се може израчунати много брже од других криптографских алгоритама. Ово је важно јер брже време рачунања може побољшати перформансе, посебно у апликацијама које захтевају одговоре у реалном времену, као што су стриминг медија или онлајн игре.
3. Мања потрошња енергије
Поред тога што су бржи, криптографски алгоритми засновани на решетки такође троше мање енергије од других типова криптографских алгоритама. То је зато што се могу имплементирати у хардвер који захтева мање енергије.
На пример, одређени типови процесора дизајнирани за рударење криптовалута су до много пута енергетски ефикаснији од традиционалних процесора када покрећу криптографске алгоритме засноване на решетки.
4. Флексибилан и једноставан за имплементацију
Још једна предност коришћења криптографије засноване на решетки је та што је релативно лако имплементирати. Друге методе, као што је криптографија елиптичке криве, могу бити прилично сложене и захтевају велику количину рачунарских ресурса.
Крипографија заснована на решетки може се имплементирати на већ расположиви хардвер, што га чини приступачнијим и јефтинијим. Поред тога, не постоје посебни захтеви за имплементацију криптографије засноване на решетки.
Што је још важније, шифре засноване на решетки могу се користити за бројне различите апликације. На пример, може се користити за дигиталне потписе, шифровање засновано на лозинкама и размену кључева. Поред тога, постоји неколико различитих начина да се конструише решетка, што значи да постоји велика флексибилност у начину на који се може користити.
Очекује се да ће нови криптографски стандарди порасти у популарности
Док глобални стручњаци за безбедност гледају на квантно отпорне криптографске стандарде, можемо очекивати да ће други стандарди, попут криптографије засноване на решетки, порасти у популарности. Пошто квантни рачунари могу брзо да реше проблеме за неколико секунди за које ће редовним рачунарима бити потребно више од 100.000 година да заврше, њихова моћ би лако могла да превазиђе протоколе за шифровање које данас користимо.
Квантни рачунари представљају озбиљну претњу многим стандардима шифровања који су до сада били у стању да издрже тест времена. Ипак, можете очекивати да се криптографија мења и развија, посебно када квантне машине, које имају потенцијал да надмаше суперкомпјутере, на крају постану маинстреам.
