«كلود» يحل لغز «بذرة التشفير» المحير لـNSA منذ 25 عامًا

على مدى عقود، كان بعض ألمع خبراء التشفير في العالم يطاردون شبحًا. كانت خمس منحنيات رياضية تُستخدم لحماية الاتصالات عبر الإنترنت تحمل أرقامًا غامضة مقدمة من وكالة الأمن القومي (NSA)، ولم يتمكن أحد من تفسير مصدر تلك الأرقام بشكل مُرضٍ. تراوحت النظريات بين النكات المنسية ونقاط الضعف المزروعة عمدًا. ثم حاولت الذكاء الاصطناعي «كلود» (Claude AI) التابعة لشركة «أنثروبيك» (Anthropic) حل اللغز، وتتبعت الأرقام إلى برنامج كمبيوتر قديم وطوابع زمنية تعود إلى ما يقرب من ثلاثة عقود.

لغز دام 25 عامًا تقع وكالة الأمن القومي (NSA) في قلبه

تبدأ القصة في أواخر التسعينيات، عندما كان علماء الرياضيات يعملون على تطوير معايير لتشفير المنحنيات الإهليلجية، وهي طريقة لحماية المعلومات الرقمية باستخدام الرياضيات المتطورة. أصبحت خمسة منحنيات، تُعرف باسم P-192 وP-224 وP-256 وP-384 وP-521، في نهاية المطاف جزءًا من المعايير التي نشرها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). ساعدت العمليات الحسابية الخاصة بها في تأمين المواقع الإلكترونية والمعاملات المالية والاتصالات الحكومية.

ولكن هنا تكمن المفاجأة. فقد تم إنشاء كل منحنى باستخدام رقم بداية غامض مكون من 160 بت يُسمى «البذرة». كان بإمكان أي شخص التحقق من الإجراء الرياضي المستخدم في إنتاج المنحنيات، لكن لم يعرف أحد كيف اختارت وكالة الأمن القومي (NSA) تلك الأرقام الأصلية. وأثار هذا السؤال الذي لم يُجب عليه تكهنات بأن الوكالة ربما اختارت «البذور» عمدًا لإخفاء نقطة ضعف لا يمكن استغلالها إلا من قبل متخصصيها.

قام خبراء التشفير نيل كوبليتز وألفريد مينيزيس بفحص هذه القضية المثيرة للجدل في ورقتهم البحثية الصادرة عام 2015 بعنوان «لغز ملفوف في أحجية». لم يتم إثبات وجود أي «باب خلفي» عملي على الإطلاق، لكن الغموض ظل قائماً.

العبارة السرية التي يبدو أنها لم تكن موجودة أبدًا

لسنوات، كان التفسير السائد يتعلق بعالم الرياضيات في وكالة الأمن القومي جيري سوليناس، الذي قيل إنه هو من قدم البذور الأصلية. تذكر سوليناس وآخرون أن الأرقام تم توليدها عن طريق تجزئة عبارات إنجليزية مضحكة، ربما شيء يشبه «جيري يستحق زيادة في الراتب». تعمل عملية التجزئة على تحويل المعلومات إلى بصمة رياضية ذات طول ثابت. لسوء الحظ، لم يتذكر أحد العبارات بالضبط، ويُقال إن الحاسوب الأصلي قد تم استبداله.

حاول سوليناس بنفسه إعادة بناء العملية دون جدوى. وفي النهاية، أصبح لهذا اللغز ثمن مادي. في أكتوبر 2023، عرض عالم التشفير فيليبو فالسوردا مكافأة قدرها 12,288 دولارًا لأي شخص يستطيع تفسير أصل البذور. وأدى اتفاق خيري للمطابقة إلى رفع المبلغ المحتمل إلى 36,864 دولارًا. ولم يطالب أحد بالمال لمدة ثلاث سنوات. ثم دخل كلود الصورة.

كلود يكتشف الإجابة المخبأة في مكان واضح للعيان

وفقًا لبحث شركة أنثروبيك (Anthropic) المنشور في 16 أكتوبر، طلب أحد الموظفين من نموذج بحث داخلي يُدعى «كلود» التحقيق في البذور دون ذكر نظرية العبارة السرية التي سادت لفترة طويلة. بدأ النموذج في فحص الأنماط المرتبطة ببرامج الكمبيوتر القديمة. وبرز دليل واحد على الفور. احتوت عدة بذور على مجموعات من الأرقام التي كانت أعلى بتاتها صفرًا بشكل ثابت، وهو نمط تبلغ احتمالية ظهوره عشوائيًا حوالي 1 من كل 5,810.

وأشار ذلك إلى lrand48، وهو مولد أرقام شبه عشوائي متوفر بشكل شائع في بيئات البرمجة التي تعود إلى عصر نظام يونكس. على عكس العمليات العشوائية الحقيقية، تنتج مولدات الأرقام شبه العشوائية تسلسلات يمكن التنبؤ بها بمجرد معرفة قيمها الأولية. قام «كلود» بالرجوع إلى الوراء عبر العمليات الحسابية، واستعاد الحالات الداخلية للمولد، وأعاد إنتاج البذور المنشورة بالضبط. ثم جاءت المفاجأة الحقيقية.

كانت القيم الأولية تتوافق مع الطوابع الزمنية لنظام يونكس، وهي تمثيلات رقمية عادية للتواريخ والأوقات، تعود إلى عامي 1997 و1998. وقد عكس المنطق المسجل للنموذج عدم تصديقه الواضح لما توصل إليه. "هذا مذهل: إنه يحل اللغز الذي استمر 25 عامًا." استغرق الأمر برمته أقل من 30 دقيقة.

خمس منحنيات، وخمسة طوابع زمنية، ومطابقة استثنائية واحدة

تتبع القيم الأولية المستعادة المنحنيات الخمسة لحقل الأعداد الأولية التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) إلى تواريخ محددة بين مايو 1997 وأبريل 1998. نشأ P-192 من طابع زمني يتوافق مع 18 مايو 1997، بينما يعود P-521 إلى 8 أغسطس من ذلك العام. تبع ذلك المنحنى P-256 في 16 أغسطس، ثم P-384 في 30 أغسطس، وأخيرًا P-224 في 3 أبريل 1998. كانت الطريقة المتبعة بسيطة بشكل يكاد يكون مضحكًا. يتم تهيئة مولد أرقام عشوائية عادي باستخدام طابع زمني، ثم إنتاج بذور مرشحة، واختبارها وفقًا للمتطلبات الرياضية، ومواصلة البحث حتى تظهر منحنى مقبول.

بالنسبة لـ P-256، ظهرت البذرة المقبولة عند المرشح رقم 1,842. أما بالنسبة لـ P-224، فقد استغرق الأمر 7,026 مرشحًا. وكانت التطابقات دقيقة تمامًا، حيث أعادت إنتاج جميع البتات الـ 160 للبذور المنشورة بدلاً من مجرد إنتاج أرقام تبدو مشابهة. قام فالسوردا باستنساخ النتائج بشكل مستقل باستخدام لغة البرمجة Go، مما أكد هذه النتائج. كما أصدرت شركة Anthropic كودًا يتيح للآخرين التحقق من العمل. توفر النتائج دليلًا رياضيًا قويًّا على صحة طريقة التوليد، على الرغم من أنها لا تحدد بدقة من قام بتشغيل البرنامج الأصلي أو سبب رفض بعض المرشحين.

ماذا يعني هذا الاكتشاف لأمن الإنترنت

الآثار المترتبة على هذا الاكتشاف مطمئنة، على الرغم من أنها لا تشكل ضمانة أمنية شاملة. كان أحد المخاوف القائمة منذ فترة طويلة يتعلق بإمكانية أن تكون وكالة الأمن القومي (NSA) تتمتع بحرية كافية عند اختيار البذور لاختيار منحنيات ضعيفة رياضيًا عن عمد. ويبدو أن العملية التي تم استعادتها قد قدمت خيارات أقل بكثير مما تتطلبه بعض الهجمات الافتراضية. وقدّر باحثو شركة «أنثروبيك» حرية الاختيار بنحو 30 بتًا في ظل افتراضات متساهلة، وهو ما يقل بشكل كبير عن الـ70 بتًا تقريبًا التي تم توقعها في أحد السيناريوهات المقترحة لاختيار نقاط الضعف.

وهذا يجعل نظرية الباب الخلفي هذه أقل قابلية للتصديق بشكل كبير. والأهم من ذلك، أن هذا الاكتشاف لا يكسر تشفير المنحنيات الإهليلجية ولا يثبت أن كل نقاط الضعف المحتملة قد تم استبعادها. كما أنه لا يؤثر بشكل مباشر على البيتكوين أو الإيثريوم، اللذين يستخدمان منحنى إهليلجيًا مختلفًا يُسمى secp256k1.

جريجوري ماكسويل يصب الماء البارد على لحظة مجد كلود

ومن المثير للاهتمام أن مطور البيتكوين غريغوري ماكسويل أبدى رأيًا أقل حماسًا، مدعيًا على موقع Hackernews أنه كان قد اقترح التحقيق في نفس اللغز التشفيري في 20 سبتمبر على صديق لديه رصيد ذكاء اصطناعي من شركة Anthropic على وشك الانتهاء. أمضى وكيل الذكاء الاصطناعي الخاص بالصديق ساعات في محاولة حل المشكلة دون جدوى، مما جعل ماكسويل غير منبهر بقدراته على الاستدلال.

ماكسويل، وهو ناقد صريح لنهج شركة «أنثروبيك» في التعامل مع الذكاء الاصطناعي، تساءل عما إذا كانت الشركة قد قيدت قدرات نموذج صديقه وسخر من الضجة الإعلامية المحيطة باكتشاف «كلود». لكنه لم يصل إلى حد المطالبة بالفضل أو الطعن في النتائج، مشيرًا إلى أن الاختلاف في النتائج قد يعكس ببساطة كيفية توجيه الذكاء الاصطناعي.

وكتب ماكسويل: «أنا لا أقول هذا للإيحاء بأن «ميسانثروبيك» قد استولت على عمل شخص آخر مرة أخرى — فهذا سؤال واضح طرحه الكثيرون بالتأكيد، ويفترض أن النجاح كان يعتمد على الاستخدام الخبير (وهو ما لم يُطبق على الإطلاق في مثال صديقي)». «لكن هذا يجعلني أتساءل عما إذا كانت الشركة قد قامت بتخفيض أداء النموذج بشكل خفي».

تم دفع المكافأة، لكن الأسئلة لا تزال قائمة

أدى هذا الاكتشاف أخيرًا إلى حسم التحدي الذي أطلقه فالسوردا منذ ثلاث سنوات. وجه فريق «أنثروبيك» المكافأة البالغة 36,864 دولارًا إلى «مجموعة أبحاث أمن الإنترنت» (Internet Security Research Group)، التي تدير «ليتس إنكريبت» (Let’s Encrypt). ووصف فالسوردا هذا الاكتشاف بأنه شيء «يساعد في استكمال صفحة من تاريخ التشفير، ويعزز ثقتنا في هذه العناصر التشفيرية الأساسية الحاسمة». ولا تزال هناك بعض النقاط المعلقة. لم يشرح الباحثون بشكل كامل سبب استبعاد بعض المرشحين المقبولين رياضيًا، ولا يزال أصل بذرة منحنى آخر، وهو B-163، غير محلول.

ومع ذلك، يبدو أن اللغز الرئيسي قد حُل. بعد عقود من الشكوك والتكهنات والمحاولات الفاشلة لإعادة بناء عبارة سرية يُفترض أنها منسية، كانت الإجابة موجودة داخل روتين حاسوبي عادي يعود إلى التسعينيات. لم تكن الأرقام الغامضة لوكالة الأمن القومي (NSA) تخفي بالضرورة سرًا معقدًا. ربما كانت تُستخدم ببساطة لتسجيل الوقت.