Claude AI đã giải mã bí ẩn về hạt giống mã hóa kéo dài 25 năm của NSA

Trong nhiều thập kỷ, một số nhà mật mã học tài ba nhất thế giới đã theo đuổi một “bóng ma”. Năm đường cong toán học được sử dụng để bảo vệ các giao tiếp trên internet chứa những con số bí ẩn do Cơ quan An ninh Quốc gia (NSA) cung cấp, và không ai có thể giải thích thỏa đáng nguồn gốc của những con số đó. Các giả thuyết đa dạng, từ những trò đùa bị lãng quên đến những lỗ hổng được cài đặt cố ý. Sau đó, hệ thống trí tuệ nhân tạo Claude của Anthropic đã thử giải mã bí ẩn này và truy vết các con số đó đến một chương trình máy tính cũ cùng các dấu thời gian có niên đại gần ba thập kỷ.

Một bí ẩn kéo dài 25 năm với NSA là tâm điểm

Câu chuyện bắt đầu vào cuối những năm 1990, khi các nhà toán học đang phát triển các tiêu chuẩn cho mật mã đường cong elip, một phương pháp bảo vệ thông tin kỹ thuật số bằng cách sử dụng toán học phức tạp. Năm đường cong, được gọi là P-192, P-224, P-256, P-384 và P-521, cuối cùng đã trở thành một phần của các tiêu chuẩn do Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) công bố. Các nguyên lý toán học của chúng đã góp phần bảo mật các trang web, giao dịch tài chính và thông tin liên lạc của chính phủ.

Nhưng đây mới là điểm mấu chốt. Mỗi đường cong đều được xây dựng dựa trên một số ban đầu bí ẩn 160 bit, được gọi là "hạt giống". Bất kỳ ai cũng có thể xác minh quy trình toán học được sử dụng để tạo ra các đường cong này, nhưng không ai biết NSA đã chọn những số ban đầu đó như thế nào. Câu hỏi chưa có lời giải đáp này đã làm dấy lên suy đoán rằng cơ quan này có thể đã cố ý chọn các "hạt giống" để che giấu một lỗ hổng mà chỉ các chuyên gia của chính họ mới có thể khai thác.

Các nhà mật mã học Neal Koblitz và Alfred Menezes đã phân tích tranh cãi này trong bài báo năm 2015 của họ, "A Riddle Wrapped in an Enigma". Không có lối vào bí mật thực tế nào từng được chứng minh, nhưng bí ẩn này vẫn không chịu chìm vào quên lãng.

Cụm từ bí mật dường như chưa bao giờ tồn tại

Trong nhiều năm, lời giải thích phổ biến nhất liên quan đến nhà toán học Jerry Solinas của NSA, người được cho là đã cung cấp các số hạt giống ban đầu. Solinas và những người khác nhớ lại rằng các con số đó đã được tạo ra bằng cách băm các cụm từ tiếng Anh hài hước, có thể là một cái gì đó giống như "Jerry xứng đáng được tăng lương". Quá trình băm chuyển đổi thông tin thành một dấu vân tay toán học có độ dài cố định. Thật không may, không ai còn nhớ chính xác các cụm từ đó, và máy tính ban đầu được cho là đã bị thay thế.

Chính Solinas cũng đã cố gắng tái tạo lại quá trình này nhưng không thành công. Cuối cùng, bí ẩn này đã được gắn với một mức tiền thưởng. Vào tháng 10 năm 2023, nhà mật mã học Filippo Valsorda đã treo thưởng 12.288 đô la cho bất kỳ ai có thể giải thích nguồn gốc của các hạt giống này. Một thỏa thuận đối ứng từ thiện đã nâng số tiền thưởng tiềm năng lên 36.864 đô la. Trong ba năm, số tiền này vẫn chưa có ai nhận. Sau đó, Claude xuất hiện.

Claude Tìm Ra Câu Trả Lời Ẩn Giấu Ngay Trước Mắt

Theo nghiên cứu của Anthropic được công bố vào ngày 16 tháng 10, một nhân viên đã yêu cầu mô hình nghiên cứu nội bộ Claude điều tra các hạt giống mà không đề cập đến lý thuyết về cụm từ bí mật đã tồn tại từ lâu. Mô hình bắt đầu phân tích các mẫu liên quan đến các chương trình máy tính cũ. Một manh mối ngay lập tức nổi bật lên. Một số hạt giống chứa các nhóm số có các bit cao nhất luôn bằng 0, một mẫu có xác suất xuất hiện ngẫu nhiên khoảng 1 trên 5.810.

Điều này chỉ ra lrand48, một bộ tạo số ngẫu nhiên giả thường được sử dụng trong các môi trường lập trình thời kỳ Unix. Khác với các quá trình ngẫu nhiên thực sự, bộ tạo số ngẫu nhiên giả sẽ tạo ra các chuỗi có thể dự đoán được một khi các giá trị khởi đầu của chúng đã được biết. Claude đã phân tích ngược lại các phép toán, khôi phục các trạng thái nội bộ của bộ tạo số và tái tạo chính xác các giá trị hạt giống đã được công bố. Sau đó, điều thực sự gây sốc đã xảy ra.

Các giá trị khởi đầu tương ứng với các dấu thời gian Unix, tức là các biểu diễn số thông thường của ngày và giờ, từ năm 1997 và 1998. Lập luận được ghi lại của mô hình đã thể hiện sự hoài nghi rõ rệt của chính nó. "Điều này thật đáng kinh ngạc: nó đã giải quyết được bí ẩn kéo dài 25 năm." Toàn bộ quá trình này chỉ mất chưa đầy 30 phút.

Năm đường cong, năm dấu thời gian và một sự trùng khớp phi thường

Các giá trị ban đầu được khôi phục đã xác định được năm đường cong trường số nguyên tố NIST tương ứng với các ngày cụ thể từ tháng 5 năm 1997 đến tháng 4 năm 1998. P-192 xuất phát từ một dấu thời gian tương ứng với ngày 18 tháng 5 năm 1997, trong khi P-521 được xác định là ngày 8 tháng 8 cùng năm. P-256 xuất hiện vào ngày 16 tháng 8, P-384 vào ngày 30 tháng 8 và P-224 vào ngày 3 tháng 4 năm 1998. Công thức dường như đơn giản đến mức gần như hài hước. Khởi tạo một bộ tạo số ngẫu nhiên thông thường bằng một dấu thời gian, tạo ra các hạt giống tiềm năng, kiểm tra chúng dựa trên các yêu cầu toán học và tiếp tục tìm kiếm cho đến khi xuất hiện một đường cong chấp nhận được.

Đối với P-256, hạt giống được chấp nhận xuất hiện ở ứng viên thứ 1.842. Đối với P-224, phải mất 7.026 ứng viên. Các kết quả trùng khớp chính xác, tái tạo đầy đủ 160 bit của các hạt giống đã công bố thay vì chỉ tạo ra các số trông tương tự. Valsorda đã độc lập tái tạo các kết quả này bằng ngôn ngữ lập trình Go, xác nhận các phát hiện trên. Anthropic cũng đã công bố mã nguồn để cho phép người khác kiểm tra công trình này. Các kết quả cung cấp bằng chứng toán học vững chắc cho phương pháp tạo hạt giống, mặc dù chúng không xác định chính xác ai là người vận hành phần mềm gốc hay tại sao một số ứng viên nhất định lại bị loại bỏ.

Ý nghĩa của phát hiện này đối với an ninh mạng

Những hệ quả này mang lại sự an tâm, dù chúng không đồng nghĩa với một bảo đảm an ninh tuyệt đối. Một lo ngại lâu nay liên quan đến khả năng Cơ quan An ninh Quốc gia (NSA) có đủ tự do khi chọn hạt giống để cố ý lựa chọn các đường cong toán học dễ bị tấn công. Quy trình được khôi phục dường như chỉ cung cấp ít lựa chọn hơn nhiều so với những gì các cuộc tấn công giả định có thể yêu cầu. Các nhà nghiên cứu của Anthropic ước tính khoảng 30 bit tự do lựa chọn dưới các giả định rộng rãi, ít hơn đáng kể so với khoảng 70 bit được đề cập trong một kịch bản giả định về việc lựa chọn điểm yếu.

Điều đó khiến giả thuyết về "cửa hậu" này trở nên ít khả thi hơn đáng kể. Điều quan trọng là, phát hiện này không làm phá vỡ mật mã đường cong elip hay khẳng định rằng mọi điểm yếu tiềm ẩn đã được loại trừ. Nó cũng không ảnh hưởng trực tiếp đến Bitcoin hay Ethereum, vốn sử dụng một đường cong elip khác gọi là secp256k1.

Gregory Maxwell dội gáo nước lạnh vào khoảnh khắc vinh quang của Claude

Điều thú vị là nhà phát triển Bitcoin Gregory Maxwell đã đưa ra quan điểm ít nhiệt tình hơn, khi tuyên bố trên Hackernews rằng anh đã đề xuất điều tra bí ẩn mật mã này vào ngày 20 tháng 9 với một người bạn có tín dụng AI của Anthropic sắp hết hạn. Trợ lý AI của người bạn đó đã dành hàng giờ để giải quyết vấn đề mà không thành công, khiến Maxwell không ấn tượng với khả năng suy luận của nó.

Maxwell, một nhà phê bình thẳng thắn về cách tiếp cận AI của Anthropic, đã đặt câu hỏi liệu công ty có hạn chế khả năng của mô hình AI mà người bạn của anh sử dụng hay không và chế giễu sự ồn ào xung quanh phát hiện của Claude. Anh không đi xa đến mức nhận công hay bác bỏ kết quả, mà gợi ý rằng sự khác biệt trong kết quả có thể đơn giản phản ánh cách AI được hướng dẫn.

"Tôi không nói điều này để ám chỉ rằng những kẻ thù ghét loài người lại một lần nữa đánh cắp công trình của người khác — đây là một câu hỏi hiển nhiên mà chắc hẳn nhiều người đã đặt ra và thành công có lẽ phụ thuộc vào việc sử dụng chuyên nghiệp (điều hoàn toàn không được áp dụng trong ví dụ của người bạn tôi)," Maxwell viết. “Nhưng điều đó khiến tôi tự hỏi liệu công ty có âm thầm làm giảm hiệu suất của mô hình hay không.”

Tiền thưởng đã được trả, nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi

Phát hiện này cuối cùng đã giải quyết thách thức kéo dài ba năm của Valsorda. Đội ngũ của Anthropic đã chuyển khoản tiền thưởng $36,864 cho Nhóm Nghiên cứu An ninh Mạng (Internet Security Research Group), đơn vị vận hành Let's Encrypt. Valsorda mô tả phát hiện này là điều "giúp hoàn thiện một trang trong lịch sử mật mã và củng cố niềm tin của chúng ta vào các nguyên thủy mật mã quan trọng này." Vẫn còn một số điểm chưa được làm rõ. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa giải thích đầy đủ lý do tại sao một số ứng viên hợp lệ về mặt toán học lại bị loại bỏ, và nguồn gốc của hạt giống (seed) của đường cong khác, B-163, vẫn chưa được làm rõ.

Tuy nhiên, bí ẩn chính dường như đã được giải đáp. Sau hàng thập kỷ nghi ngờ, suy đoán và những nỗ lực thất bại nhằm tái tạo một cụm từ bí mật được cho là đã bị lãng quên, câu trả lời lại nằm ngay trong một chương trình máy tính thông thường từ thập niên 1990. Những con số bí ẩn của NSA không hẳn đang che giấu một bí mật phức tạp. Chúng có thể chỉ đơn giản là để đếm thời gian.