پد یک‌بار مصرف: تفاوت میان نسخه‌ها

استفاده از پد یک‌بار مصرف تنها راه حل رمزگذاری موجود است که از پنهانی بودن پیام ارسالی اطمینان حاصل می‌کند و غیر قابلغیرقابل شکستن است. در این روش دو طرف ارتباط باید به طوربه‌طور مستمر [[فایل بچ]] مربوط به پدهای یک‌بار مصرفی که به اشتراک می‌گذارند را به روز کنند.<ref name="refrence2">Naya. Nagy, Selim G. Akl, " One-timepads without prior encounter". Parallel Processing Letters (PPL), Volume: 20, Issue: 3(2010) pp. 263-273</ref>

به طوربه‌طور کلی پذیرفته شده‌است که پد یک‌بار مصرف تنها سیستم رمز با [[امنیت مطلق]] محسوب می‌شود، چرا که از یک کلید مخفی به اشتراک گذاشته شده بین طرفین برای رمزگذاری پیام ارسال شده در کانال عمومی استفاده می‌کند.<ref name="refrence4">Fei. Gao, Su-Juan. Qin, Qiao-Yan. Wen, Fu-Chen. Zhu, "One-time pads cannot be used to improve the efficiency of quantum communication". Physics Letters A, Volume 365, Issues 5–6, 11 June 2007, Pages 386–388</ref>

پد یک‌بار مصرف برای اولین بار توسط [[گیلبرت ورنام]] در سال ۱۹۱۷ برای استفاده در رمزگذاری و [[رمزگشایی]] خودکار پیام‌های [[تلگراف]] مطرح شد.<ref name="refrence1" /> به طوری که در ابتدا به عنوان رمز ورنام شناخته شد و رمزگذاری از طریق ترکیب هر [[نویسه (رایانه)|کاراکتر]] پیام با یک کاراکتر در کلید نوار کاغذی به وسیله یک عملگر یای انحصاری (xor) اجرا می‌شد.<ref name="refrence5">Nithin. Nagaraj, "One-Time Pad as a nonlinear dynamical system". Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Volume 17, Issue 11, November 2012, Pages 4029–4036</ref>

در دهه ۱۹۲۰ رمز ورنام به یک سیستم پد کاغذی تبدیل شد. توسعه پد یک‌بار مصرف در دنیای مدرن به یکی از افراد [[ارتش]] [[ایالات متحده آمریکا|آمریکا]] به نام [[جوزف مابورن]] نسبت داده می‌شود. وی مشاهده کرد که کاربرد یک [[کلید خصوصی]] تصادفی و غیرتکراری به شدت [[امنیت]] رمز ورنام را ارتقا می‌دهد. رمز پد یک‌بار مصرف به طوربه‌طور وسیع توسط مامورانمأموران [[اسپانیا]]یی که در کشورهای خارجی کار می‌کردند مورد استفاده قرار می‌گرفت. یک مامورمأمور رده بالای اسپانیا به نام رادولف آبل که در سال ۱۹۵۷ در ایالات متحده آمریکا دستگیر شد، دارای یک کتابچه به اندازه یک تمبر پستی شامل یک رمز پد یک‌بار مصرف بود.<ref name="refrence5" />

نکته جالب این است که سال‌ها اینگونه تصور می‌شد که پد یک‌بار مصرف یک سیستم رمز غیر قابلغیرقابل شکستن محسوب می‌شد، اما هیچ گونه [[برهان (ریاضی)|اثبات ریاضی]] برای این مسئله وجود نداشت تا اینکه [[کلود شانون]] مفهوم امنیت مطلق را ۳۰ سال بعد مطرح کرد.<ref name="refrence1" />

را داشته باشد که نتیجه رمزگذاری پد یک‌بار مصرف است، [[تحلیل‌گر رمز]] تنها می‌تواند این حدس را در مورد [[متن رمزنشده]] بزند که یک رشته [[دستگاه اعداد دودویی|دودویی]] با طول L است. به عبارت دیگر برای تحلیل‌گر رمز، هر رشته دودویی با طول L می‌تواند برابر با متن رمزنشده باشد. این مسئله قوی‌ترین نظریه امنیتی است، چرا که از [[توزیع آماری]] متن رمزنشده و [[منابع محاسباتی]] مستقل است (هر میزان محاسبات یا هر پیشرفت دیگری در محاسبات نمی‌تواند برای این شکل از امنیت [[تهدید]] محسوب شود.) نامعلوم بودن متن رمزنشده برای تحلیل‌گر رمز منفعل از طریق رهگیری متن رمزشده کاهش نمی‌یابد. این بدان معناست که هیچ اطلاعاتی از متن رمزشده فاش نمی‌شود. این مسئله یک تضاد قوی نسبت به سایر [[الگوریتم]]‌های [[رمزنگاری]] که در آنها استخراج اطلاعاتی از متن رمزشده اجتناب‌ناپذیر است، می‌باشد.

نتایج شانون حاکی از آن است که پد یک‌بار مصرف بهترین [[امنیت محاسباتی]] ممکن را برای هر طرح رمزگذاری ارائه می‌دهد. این روش به عنوان تنها امنیت مطلق یا تنها رمز غیرقابل شکستن شناخته شده باقی می‌ماند. الگوریتم‌های رمزنگاری زیادی به روش [[رمزنگاری کلید عمومی]] یا کلید خصوصی طی ۶۰ سال اخیر مطرح شده‌اند، اما هیچ کدامهیچ‌کدام نمی‌تواند امنیت مطلق ارائه دهد. در واقع در مورد الگوریتم‌های مشهور مانند [[استاندارد رمزنگاری داده‌ها]] (DES)، [[ای‌سی‌سی]]، [[آراس‌ای]] و [[استاندارد رمزنگاری پیشرفته]] (AES) حتی اثبات نشده که می‌توانند به لحاظ محاسباتی امن باشند و تنها بر اساس شکست تلاش‌های فعلی، مشخص شده که شکستن رمز آنها سخت است. با پیشرفت‌های سریع در توان محاسباتی، قدرت این الگوریتم‌ها تهدید می‌شود در حالی که پد یک‌بار مصرف در برابر هر گونه پیشرفت محاسباتی در آینده مقاوم باقی می‌ماند.<ref name="refrence5" />

پیامی که با روش پد یک‌بار مصرف رمزگذاری می‌شود، نمی‌تواند شکسته شود چرا که کلید رمزگذاری یک عدد تصادفی است و تنها یک بار مورد استفاده قرار می‌گیرد. هرچند که مشکل استفاده از پد یک‌بار مصرف در عمل این است که بایت‌های کلید نمی‌توانند دوباره استفاده شوند.<ref name="refrence1" />

عیب اصلی پد یک‌بار مصرف این است که طرفین از قبل به یک توافق قابل اطمینان در مورد مقدار کلیدهای مخفی نیاز دارند.<ref name="refrence2" /> به علاوه باید به این نکته اشاره کرد که هرچند اینگونه تصور می‌شود که همواره منبعی برای تولید [[بیت (رایانه)|بیت]]‌های تصادفی وجود دارد اما این فرض، غیرواقعی است و رمزهای تصادفی باید به وسیله منابع غیرواقعی تولید اعداد تصادفی تولید شوند؛ یعنی منابعی که در عمل اعداد تصادفی تولید نمی‌کنند.<ref name="refrence3">Yevgeniy Dodis and Joel Spencer. "On the (non)universality of the one-time

Computer Science, pp. 376-385. IEEE Computer Society, 2002</ref> هم‌چنین برای سیستم‌های [[رمز کلاسیک]] موجود ایجاد یک کلید امن بین طرفین به صورت قطعی دشوار است.<ref name="refrence4" />

* تنها دو کپی از کلید موجود باشد: یک کلید برای ارسال‌کننده و یکی برای دریافت‌کننده (حالات استثنائی برای مواقعی وجود دارد که چندین دریافت‌کننده وجود دارد.)

* از کلیدها تنها یک بار استفاده شود و هر دوی ارسال‌کننده و دریافت‌کننده باید کلید را پس از استفاده نابود کنند.<ref name="refrence1" />

{{پانویس|۲}}