Claude AI dezvăluie misterul de 25 de ani al seed-ului NSA

Timp de decenii, unii dintre cei mai străluciți criptografi din lume au urmărit o fantomă. Cinci curbe matematice folosite pentru a proteja comunicațiile pe internet conțineau numere misterioase furnizate de Agenția Națională de Securitate (NSA), iar nimeni nu putea explica în mod satisfăcător de unde proveneau acele numere. Teoriile variau de la glume uitate la vulnerabilități plantate în mod deliberat. Apoi, IA Claude de la Anthropic s-a apucat să rezolve enigma și a urmărit numerele până la un vechi program de calculator și la marcaje temporale care datează de aproape trei decenii.

Un mister vechi de 25 de ani, cu NSA în centrul său

Povestea începe la sfârșitul anilor 1990, când matematicienii elaborau standarde pentru criptografia cu curbe eliptice, o metodă de protejare a informațiilor digitale folosind matematică sofisticată. Cinci curbe, cunoscute sub denumirile de P-192, P-224, P-256, P-384 și P-521, au devenit în cele din urmă parte a standardelor publicate de Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST). Matematica lor a contribuit la securizarea site-urilor web, a tranzacțiilor financiare și a comunicațiilor guvernamentale.

Dar iată care este problema. Fiecare curbă fusese construită folosind un număr inițial misterios de 160 de biți, numit „semință”. Oricine putea verifica procedura matematică folosită pentru a genera curbele, dar nimeni nu știa cum alesese NSA acele numere inițiale. Această întrebare fără răspuns a alimentat speculațiile conform cărora agenția ar fi putut selecta în mod deliberat „seed”-urile pentru a ascunde o vulnerabilitate pe care doar propriii săi specialiști o puteau exploata.

Criptografii Neal Koblitz și Alfred Menezes au analizat această controversă în lucrarea lor din 2015, „A Riddle Wrapped in an Enigma” („O ghicitoare învăluită într-o enigmă”). Nu s-a demonstrat niciodată existența unei „uși din spate” practice, dar misterul a refuzat să dispară.

Fraza secretă care, aparent, nu a existat niciodată

Timp de ani de zile, explicația predominantă îl implica pe matematicianul NSA Jerry Solinas, care, se pare, a furnizat valorile inițiale. Solinas și alții își aminteau că numerele fuseseră generate prin aplicarea unei funcții hash la fraze umoristice în limba engleză, posibil ceva de genul „Jerry deserves a raise” („Jerry merită o mărire de salariu”). Funcția hash transformă informația într-o amprentă matematică de lungime fixă. Din păcate, nimeni nu și-a amintit frazele exacte, iar computerul original ar fi fost înlocuit.

Solinas însuși a încercat să reconstituie procesul, fără succes. În cele din urmă, misterul a căpătat o valoare monetară. În octombrie 2023, criptograful Filippo Valsorda a oferit o recompensă de 12.288 de dolari oricui ar fi putut explica originea valorilor inițiale. Un acord caritabil de dublare a sumei a ridicat recompensa potențială la 36.864 de dolari. Timp de trei ani, banii au rămas nerevendicați. Apoi a intrat în scenă Claude.

Claude găsește răspunsul ascuns la vedere

Conform cercetării Anthropic publicate pe 16 octombrie, un angajat a cerut unui model intern de cercetare Claude să investigheze semințele fără a menționa teoria de lungă durată a frazei secrete. Modelul a început să examineze tiparele asociate cu programe de calculator mai vechi. Un indiciu a ieșit imediat în evidență. Mai multe „seeds” conțineau grupuri de numere ale căror biți superiori erau în mod constant zero, un model cu o probabilitate de aproximativ 1 la 5.810 de a apărea aleatoriu.

Acest lucru indica spre lrand48, un generator de numere pseudoaleatorii disponibil în mod obișnuit în mediile de programare din era Unix. Spre deosebire de procesele cu adevărat aleatorii, generatoarele pseudoaleatorii produc secvențe previzibile odată ce valorile lor inițiale sunt cunoscute. Claude a parcurs matematic procesul în sens invers, a recuperat stările interne ale generatorului și a reprodus exact semințele publicate. Apoi a venit adevărata surpriză.

Valorile inițiale corespundeau unor timestamp-uri Unix, reprezentări numerice obișnuite ale datelor și orelor, din anii 1997 și 1998. Raționamentul înregistrat al modelului a surprins propria sa aparentă neîncredere. „Este uimitor: rezolvă misterul vechi de 25 de ani.” Întreaga operațiune a durat mai puțin de 30 de minute.

Cinci curbe, cinci timestamp-uri și o potrivire extraordinară

Valorile inițiale recuperate au permis localizarea celor cinci curbe NIST din câmpul prim la date specifice cuprinse între mai 1997 și aprilie 1998. P-192 provenea dintr-un timestamp corespunzător datei de 18 mai 1997, în timp ce P-521 a fost localizată la 8 august al aceluiași an. P-256 a urmat pe 16 august, P-384 pe 30 august, iar P-224 pe 3 aprilie 1998. Rețeta aparentă era aproape comic de simplă. Se inițializa un generator obișnuit de numere aleatorii cu o marcă temporală, se generau semințe candidate, se testau acestea în raport cu cerințele matematice și se continua căutarea până când apărea o curbă acceptabilă.

Pentru P-256, numărul inițial acceptat a apărut la candidatul cu numărul 1.842. Pentru P-224, au fost necesari 7.026 de candidați. Potrivirile au fost exacte, reproducând toți cei 160 de biți ai numerelor inițiale publicate, în loc să genereze doar numere care păreau similare. Valsorda a reprodus independent rezultatele folosind limbajul de programare Go, confirmând astfel concluziile. Anthropic a publicat, de asemenea, codul sursă, permițând altora să verifice procesul. Rezultatele oferă dovezi matematice solide privind metoda de generare, deși nu stabilesc cu precizie cine a operat software-ul original sau de ce anumiți candidați au fost respinși.

Ce înseamnă această descoperire pentru securitatea internetului

Implicațiile sunt liniștitoare, deși nu constituie o garanție universală de securitate. O preocupare de lungă durată se referea la posibilitatea ca NSA să fi avut suficientă libertate în selectarea semințelor pentru a alege în mod deliberat curbe vulnerabile din punct de vedere matematic. Procesul reconstituit pare să fi oferit mult mai puține opțiuni decât ar fi necesar pentru unele atacuri ipotetice. Cercetătorii de la Anthropic au estimat aproximativ 30 de biți de libertate de selecție în baza unor ipoteze generoase, considerabil mai puțin decât cei aproximativ 70 de biți avuți în vedere într-un scenariu propus de selecție a punctelor slabe.

Acest lucru face ca această teorie specifică privind „ușa din spate” să fie substanțial mai puțin plauzibilă. Este important de menționat că această descoperire nu compromite criptografia cu curbe eliptice și nici nu demonstrează că toate punctele slabe posibile au fost excluse. De asemenea, aceasta nu afectează în mod direct Bitcoin sau Ethereum, care utilizează o curbă eliptică diferită, numită secp256k1.

Gregory Maxwell temperează entuziasmul lui Claude

Interesant este că dezvoltatorul Bitcoin, Gregory Maxwell, a oferit o perspectivă mai puțin entuziastă, afirmând pe Hackernews că sugerase investigarea aceluiași mister criptografic încă din 20 septembrie unui prieten care avea credite Anthropic AI pe cale să expire. Agentul AI al prietenului său a petrecut ore întregi încercând să rezolve problema, fără succes, ceea ce l-a lăsat pe Maxwell neimpresionat de capacitățile sale de raționament.

Maxwell, un critic deschis al abordării Anthropic în ceea ce privește IA, s-a întrebat dacă compania a restricționat capacitățile modelului prietenului său și a ironizat publicitatea din jurul descoperirii lui Claude. El nu a mers până la a-și revendica meritul sau a contesta concluziile, sugerând că diferența dintre rezultate ar putea reflecta pur și simplu modul în care a fost dirijată IA.

„Nu spun asta pentru a sugera că misantropii au deturnat din nou munca altcuiva – aceasta este o întrebare evidentă pe care mulți oameni și-au pus-o cu siguranță, iar succesul a depins probabil de utilizarea expertă (ceea ce nu s-a aplicat deloc în exemplul prietenului meu)”, a scris Maxwell. „Dar mă face să mă întreb dacă compania a degradat în mod invizibil performanța modelului.”

Recompensa a fost plătită, dar întrebările rămân

Descoperirea a rezolvat în cele din urmă provocarea lansată de Valsorda cu trei ani în urmă. Echipa Anthropic a direcționat recompensa de 36.864 de dolari către Internet Security Research Group, care operează Let’s Encrypt. Valsorda a descris descoperirea ca fiind ceva care „ajută la completarea unei pagini din istoria criptografiei și ne întărește încrederea în aceste primitive criptografice critice”. Rămân câteva aspecte nerezolvate. Cercetătorii nu au explicat pe deplin de ce au fost eliminate unele variante acceptabile din punct de vedere matematic, iar originea semănței unei alte curbe, B-163, rămâne nerezolvată.

Totuși, misterul central pare rezolvat. După decenii de suspiciuni, speculații și încercări eșuate de a reconstitui o frază secretă presupusă a fi uitată, răspunsul se afla într-o rutină obișnuită de calculatoare din anii 1990. Numerele misterioase ale NSA nu ascundeau neapărat un secret elaborat. Este posibil ca acestea să fi servit pur și simplu la măsurarea timpului.