تفاوت میان نسخه‌های «پد یک‌بار مصرف»

بدون خلاصه ویرایش
 
== تاریخچه ==
فرانک میلر اولین کسی بود که در سال 1882 سیستم پد یکبار مصرف را برای امن کردن تلگراف توصیف کرد.
در سال 1882 میلادی [[فرانک میلر]] در نگارش کتاب '''''کدهای کوتاه برای اطمینان از امنیت در ارتباطات تلگرامی''''' روش رمز نگاری برای استفاده در ارتباطات تلگرامی استفاده کرد. در آن دوره استفاده از کد بندی در ارباطات تلگرامی روش مرسومی بود که برای کاهش هزینه‌های تلگراف به وسیله فشرده سازی کلمات و بخش‌ها به رمزهای عددی و یا رمزهای حرفی بود. مشکل این ارتباطات ، نبود امنیت کافی در کد بندی‌ها بود. کدبندی که میلر معرفی کرد دستور العملی برای ساخت یک ساختار یکتا بود که در آن از کلیدهایی برای ایجاد تغییر در متن رمزی استفاده می شد و این کلیدهای نامتعارف را می‌توان بعد از رمزگذاری پاک کرد.<ref name=Origins>{{یادکرد وب|عنوان=The One-time pad|نشانی=http://users.telenet.be/d.rijmenants/en/onetimepad.htm|نام=Dirk|نام خانوادگی=Rijmenants|بازبینی=18 خرداد 1397}}</ref>
مدل الگوریتمی که میلر از آن در کدبندی یکبار مصرف خود استفاده کرد غیرقابل شکستن بود و اولین استفاده از روش یکبار مصرف محسوب می‌شود اما در تاریخچه [[رمزنگاری]] به آن اشاره ای نشده‌است تا سال در سال 2011 پروفسور [[استیون بلووین]] در کتابی به بررسی این تاریخ فراموش شده پرداخته است.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Frank Miller: Inventor of the One-Time Pad|نام=Steven|نام خانوادگی=Bellovin|نشانی = https://academiccommons.columbia.edu/catalog/ac:135403|سال=2011}}</ref>
 
سیستم پد یکبار مصرف بعدی، الکتریکی بود. در سال 1917 گیلبرت ورنام یک رمز مبتنی بر فناوری تله‌پرینت را اختراع و ثبت انحصاری کرد. هر کاراکتر در یک پیام، به صورت الکتریکی با کاراکتری در یک نوار پانچ کاغذی ترکیب می‌شد. جوزف مابورن، که ابتدا کاپیتانی در ارتش آمریکا بود و سپس رئیس سپاه ارتباطات شد، متوجه شد که دنباله کاراکترها در نوار کلید، می‌تواند کاملا رندوم باشد و در آن صورت، کشف رمز بسیار سخت‌تر خواهد شد. آنها باهم اولین سیستم پد یکبار مصرف را ساختند.
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">Sharad Patil, Ajay Kumar, “Modified One Time Pad Data
Security Scheme: Random Key Generation Approach
“International Journal of Computer and Security 3 Issue 2
March/April 2009 Malaysia</ref> 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>
 
پیشرفت بعدی سیستم پد کاغذی بود. دیپلمات‌ها برای مدت‌ها از کدها و رمزها برای حفظ محرمانگی و کمینه کردن هزینه تلگراف‌ها استفاده کرده بودند. برای کدها، کلمات و عبارات با استفاده از یک کتاب کد دیکشنری مانند تبدیل به گروه‌هایی از اعداد (معمولا 4 یا 5 رقم) می‌شدند. برای امنیت بیشتر، اعداد مخفی می‌توانستند با هر گروه کد قبل از ارسال ترکیب (معمولا معمولا جمع پیمانه ای) شوند در حالی که این اعداد مخفی به صورت دوره‌ای تغییر میکردند (به آن فوق رمزگذاری گفته می‌شود).
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 به‌طور وسیع توسط مأموران [[اسپانیا]]یی که در کشورهای خارجی کار می‌کردند مورد استفاده قرار می‌گرفت. یک مأمور 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" />
 
در اوایل 1920 سه رمزنگار آلمانی (ورنر کانز، رادولف شافلر و اریک لانگلز) که در شکستن چنین سیستم‌هایی همکاری می‌کردند متوجه شدند که اگر آنها از یک عدد جداگانه، جمع پذیر و رندوم انتخاب شده برای هر گروه کد استفاده کنند، هرگز شکسته نمی‌شوند.
نکته جالب این است که سال‌ها اینگونه تصور می‌شد که پد یک‌بار مصرف یک سیستم رمز غیرقابل 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" />
 
آنها پدهای کاغذی دو نسخه‌ای با خطوطی از گروه اعداد رندوم را استفاده می‌کردند. هر برگ یک شماره سریال و هشت خط داشت. هر خط، شش عدد پنج رقمی داشت. یک برگ به عنوان کاربرگ برای رمزگذاری یک پیام استفاده می‌شد و بعد نابود می‌شد. شماره سریال برگه همراه با پیام رمز شده ارسال می‌شد. دریافت کننده عملیات را برعکس میکرد و بعد نسخه خود را نابود می‌کرد. اداره خارجی آلمان این سیستم را تا 1923 عملی کرد.
 
یک مفهوم جداگانه استفاده از پد یکبار مصرف از حروف برای رمزگذاری مستقیم متن اصلی مطابق مثال زیر بود. لئو مارکس اختراع چنین سیستمی را برای قوه مجریه عملیات ویژه بریتانیا در طول جنگ جهانی دوم توصیف می‌کند، با اینکه در آن زمان مشکوک شده بود که آنها از پیش در جهان بسیار تقسیم شده رمزنگاری برای مثال در پارک بلتچی، شناخته شده است.
 
کشف نهایی توسط نظریه پرداز، کلاد شانون، در دهه 1940 انجام شد. او کسی بود که معنای تئوری پد یکبار مصرف را فهمید و اثبات کرد. شانون نتایجش را در یک گزارش محرمانه شده در سال 1945 ارائه و به صورت عمومی در سال 1949 منتشر کرد. در همین زمان نظریه پرداز اطلاعات روس، ولادیمر کالتنیکو به صورت مستقل امنیت کامل پد یکبار مصرف را اثبات کرد. نتایج او در سال 1941 در گزارشی که به نظر می‌آید محرمانه باقی خواهد ماند، ارائه شد.
 
== امنیت مطلق رمز پد یک‌بار مصرف ==
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 هیچ‌کدام 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">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>
 
== مزایا و معایب ==
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" />Sharad Patil, Ajay Kumar, “Modified One Time Pad Data
Security Scheme: Random Key Generation Approach
“International Journal of Computer and Security 3 Issue 2
March/April 2009 Malaysia</ref>
 
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">Naya. Nagy, Selim G. Akl, " One-timepads without prior encounter". Parallel Processing Letters (PPL), Volume: 20, Issue: 3(2010) pp. 263-273</ref> 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
۳

ویرایش