dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Некоторые записки, опубликованные на dxdt.ru в январе 2024, отмечу отдельно:

• ИИ и формулы окружностей
• Модели вычислений и размерность пространства
• Различительная способность “обезличенных” данных
• Шифр “Кузнечик” на ассемблере arm64/AArch64 со 128-битными инструкциями
• Странные особенности Golang: комментарии и ассемблер

Официальное сообщение КЦ .RU/.РФ о вчерашней проблеме с DNSSEC: “возникшая коллизия ключей, в причинах которой в настоящее время продолжают разбираться специалисты Технического центра интернет (ТЦИ) и MSK-IX, привела к временной недоступности зоны .RU для части интернет-пользователей”.

Одна из ключевых особенностей DNSSEC в том, что подписываются и данные об отсутствии делегирующих DNSSEC-записей (DS-записи) для зон, находящихся уровнем ниже. Поэтому, если у вас валидирующий резолвер, то проблема с подписями в DNSSEC может затронуть и те зоны, в которых DNSSEC нет. (Кстати, а особенность DNS – в том, что это всеобъемлющая для Интернета (и не только) технология, которую мало кто замечает, пока всё работает.)

Существует много интерпретаций квантовой механики, а та упрощённая теория, собирательно называемая “квантовой механикой” в массовом научпопе, неполна. Это, как минимум, означает, что за квантово-механическими опытами и явлениями стоит более глубокий механизм (отдельная тема), свойства которого пока что физиками-теоретиками не схвачены в точности, а поэтому даже в экспериментах ещё не используются – есть только предварительные гипотетические описания и предположения.

Но тут проявляется занимательный практический момент: вот есть “квантовая криптография” – способ создания физического защищённого канала связи, в котором оценка надёжности сигнализации об утечке основана на действующих квантово-механических допущениях; но может так оказаться, что через какое-то время предложат гипотетический “постквантовый компьютер” (условное название), который, используя ту или иную новую интерпретацию, позволит моделировать состояние квантовых систем на основе детектирования ранее скрытых параметров и, тем самым, предсказывать результат измерения для схем квантового распределения ключей достаточно точно и даже постфактум, из другой точки привычного пространства. (Аналогично тому, как сейчас побочные сигналы позволяют определять конфигурацию аппаратуры.) Конечно, эти скрытые параметры могут образовывать сложную, рекурсивную структуру, что делает затруднительным вычисление на “обычном компьютере”, и только поэтому соответствует описаниям современного аппарата квантовой механики. Однако тот самый гипотетический “постквантовый компьютер”, используя новые физические процессы, позволит, в теории, сложности даже не преодолеть, но обойти.

Возникнет ситуация, когда стойкости квантового распределения ключей (“квантовой криптографии”) будет угрожать создание “постквантового компьютера”. Естественно, “квантовая криптография” – это, в математическом смысле, не криптография, а поэтому ситуация отличается от современных постквантовых криптосистем и “угрозы квантового компьютера” (без “пост-“), но это только добавляет занимательности, поскольку тут развитие фундаментальной физики позволит повлиять на физический же метод обнаружения перехвата сигналов.

“По данным на 2022 год, в Орловской, Новгородской и Псковской областях не пользуется интернетом каждый пятый” – пишет издание “Коммерсант” со ссылкой на данные Росстата. Интересно, что именно подразумевается в подобных опросах под “пользуется Интернетом” – потому что возникает подозрение, что речь-то может идти про веб, а какие-нибудь WhatsApp с Telegram, удивительно распространённые, к “пользованию Интернетом” не относят (как и использование разных других приложений для смартфонов, и “интернет-телеканалов” в телевизоре). Методика сбора данных в Росстате, как написано, основана на личном опросе по анкете, так что телефона у опрашиваемого может и не быть, факт. Тем не менее, 20% – выглядит очень большой долей.

(Кстати, практика написания названия “Интернет” со строчной буквы, как в цитате из “Коммерсанта”, сыграла далеко не последнюю роль в современной сегментации Сети. Это, впрочем, тема для отдельной записки.)

В логах веб-сервера dxdt.ru тысячи записей о GET-запросах от некоторого ClaudeBot, как указано в User-Agent. Больше в User-Agent ничего не указано, хотя правила хорошего тона предполагают, как минимум, ссылку на страницу с описанием того, “что это, зачем и как оно приходит” – в HTTP это нетрудно сделать. Конечно, в User-Agent каждый может написать что вздумает, но данный ClaudeBot ещё и приходит за одними и теми же страницами (которые не изменялись), постоянно переключая IP-адреса. А IP-адреса там из пула AWS (амазоновский сервис), поэтому даже и обратная зона мало о чем говорит (ну, кроме того, что это AWS). Непонятно, имеют ли следы в логах, оставленные данным ботом, какое-то отношение к деятельности одноимённого продукта очередной AI/ИИ-компании, решения которой для российских пользователей заблокированы, но забавно уже то, что имя используется совпадающее; тем более, что на сайте компании не удалось найти ничего о том, как их боты оформляют свои запросы.

Единичной окружностью, при некоторых допущениях, можно назвать достаточно мощное множество пар чисел (x, y), которые удовлетворяют формуле X^2 + Y^2 == 1. Это, например, привычный случай школьной координатной плоскости. Но можно сказать, что “окружность”, без всяких формул, это большой набор конкретных пар чисел, которые буквально переписаны в массиве исходных данных. Отсутствие формулы в методе определения делает второй вариант существенно отличающимся от первого. И этот второй вариант как раз соответствует популярному сейчас подходу с использованием ИИ (“искусственного интеллекта”) в качестве инструмента анализа: вместо построения вычислительно эффективного общего метода – предлагается таскать с собой наборы исходных данных, проводя там поиск. Чтобы описать больше разных окружностей – возьмём больше разных массивов.

В случае с формулой – (координатная) пара принадлежит окружности, если подстановка в формулу сохраняет равенство. В случае с массивом исходных данных – пара принадлежит окружности тогда, когда удалось найти именно эту пару методом перебора массива. Зато нет дополнительных моделей и концепций. Это сильно различающиеся подходы.

Важный онтологический аспект: новое знание – это возможность заменить большой массив “исходных данных”, где из дополнительных структур присутствует только способ индексирования (“итератор”, если хотите), на структурный метод, который в вычислительном смысле не только короче, но и много проще, чем “итератор” с исходными данными. Понятно, что таблица координат точек, задающих окружность, тоже может использоваться во многих практических случаях, например, если нужно быстро рисовать некоторые “закрашенные круги” на некотором “матричном” дисплее (условном). Есть и другие варианты эффективного использования подобных таблиц. Но они не отменяют того факта, что можно написать короткую программу, – короче, чем массив с точками “окуржности”, – которая успешно сгенерирует сотни мегабайт видеопотока, имитирующего, предположим, полёт над некоторой фантастической местностью. И тут можно вспомнить популярные когда-то давно “демо-программы” (“демосцены”), работавшие на ограниченных вычислительных ресурсах.

Понятно, что не всякие наборы пар чисел укладываются в заданную выше формулу, если, конечно, не изменять базовую логику, определения операций и прочие свойства. У схемы X^2 + Y^2 == 1 – есть много оговорок, её запись и реализация требует некоторых дополнительных соглашений, в отличие от простого “итератора”, построенного в стиле попарного сопоставления некоторых элементов множества. Однако именно поэтому данная схема несравнимо богаче по познавательным возможностям. Например, использование формулы позволяет построить объяснение того, как так выходит, что некоторая пара чисел не лежит на заданной окружности, то есть, построить весьма мощные новые теории. А вот массив исходных данных, сам по себе, – такой возможности не предоставляет: тут только и можно сказать, что “соответствующей пары нет в списке”.

Небольшое продолжение записки про извлечение секретных криптографических ключей из дампов памяти (оперативной). Ключи в памяти могут быть замаскированы – тогда не работает простой и универсальный метод, основанный на полном прямом переборе последовательностей байтов с пробным расшифрованием или с пробным вычислением открытого ключа асимметричной криптосистемы. То есть, предположим, что ключ ECDSA разрядности 256 бит находится в памяти в виде записанных последовательно 32 байтов. При этом известен открытый ключ, соответствующий искомому секретному. Тогда можно последовательно двигаться по дампу памяти, выбирать очередные 32 байта, вычислять открытый ключ и сравнивать его с проверочным. Если значения совпали, то секретный ключ найден. Это и есть прямой перебор. Вычисление открытого ключа ECDSA – достаточно быстрая процедура, так что проверка нескольких гигабайтов памяти даже на обычном настольном ПК не займёт много времени.

Самый простой способ маскирования, который тут же приходит на ум, состоит в суммировании байтов ключа (XOR) с некоторыми байтами маски, маска сохраняется в памяти отдельно. Если в дамп попал такой замаскированный ключ, то проверять потребуется уже гораздо больше данных: очередную последовательность тестируемых байтов, которая может быть записью ключа, нужно предварительно суммировать XOR с другими последовательностями байтов соответствующей длины из дампа, и только потом проверять, не ключ ли получился в результате.

Интересно, что далеко не всегда секретный ключ должен быть раскрыт в памяти полностью перед его использованием штатным кодом. Дело в том, что маскирование можно устроить существенно более сложным образом. Пример: пусть в рамках протокола точка эллиптической кривой умножается на секретный скаляр (как в протоколе Диффи-Хеллмана), тогда в процессе быстрого умножения секретный ключ используется по отдельным битам, соответственно, можно только отдельные биты и раскрывать, на каждом шаге алгоритма. Естественно, если биты маски берутся из заранее заготовленного массива, представленного в памяти последовательностью, то это не отличается от простого маскирования и раскрывается не менее простым пробным суммированием.

Однако можно придумать экзотические методы индексирования битов маски. Так, эти биты могут выбираться псевдослучайным образом из гораздо более длинного блока данных, сама же индексирующая последовательность сохраняется в виде программного кода (это, предположим, набор адресов переходов, помещаемый в стек). Тогда извлечение ключа из дампа памяти потребует, как минимум, обнаружения и анализа индексирующей последовательности (а в совсем уж экзотическом варианте – анализа программного кода, который может быть сделан мутирующим). Это всё весьма академические методы, поскольку они не только слишком сложны в реализации, но ещё и сложность не компенсируется эффектом от применения.

Постепенное раскрытие ключей при штатной работе подходит и для симметричных шифров. Например, в AES можно замаскировать при помощи XOR основной ключ и раскрывать его частично в ходе вычисления ключей раундов, которые, соответственно, тоже маскируются по мере разворачивания, при этом маска подмешивается в реализацию основного преобразования шифра, уже к ключам раундов.

Защита ключей в памяти важна и используется, но сложности, подобные описанным только что, вряд ли имеют первоочередное значение в ситуации доступа к виртуальной машине из гипервизора, как в исходной записке. Тем не менее, некоторые варианты защиты со сложными алгоритмами вполне полезны для аппаратных устройств, где маскирующее значение, например, может находиться в отдельном модуле памяти, который сложнее прочитать, чем оперативную память.

Между прочим, один из простых примеров того, что для успешной сегментации интернетов требуется техническая централизация – это установка внешних сервисов капчи (обычно, от Google) на сайты интернет-магазинов, в том числе, крупных магазинов Рунета, как бы для “защиты” формы логина. То есть, администраторы, вероятно, полагают, что “защитили форму от ботов”, но на самом-то деле – они предоставили внешнему провайдеру, тому же Google, возможность единолично решать, какие пользователи могут заходить на сайт этого магазина, а какие – не могут. То есть, передали центральному сервису, который магазином никак не контролируется и действует в своих интересах, возможность сегментировать пользователей этого магазина.

Интересный аспект моделей физических вычислителей – влияние пространственных измерений. Предположим, что вычислитель электронный и состоит из некоторых элементарных частей (теоретических “транзисторов”), которые управляются электрически, через, условно говоря, “провода” или “контакты”. Речь идёт про сугубо теоретическую конструкцию, поэтому конкретными единицами измерения длин, сечений и напряжений можно пренебречь. Однако эти элементарные вычислительные элементы можно плотно укладывать в привычном трёхмерном пространстве. (Математические рассуждения про ситуацию с количеством измерений пространства больше трёх – оставим для другой записки, отметив, впрочем, что “очень многомерный арбуз” покупать не всегда выгодно, так как он почти весь состоит из корки.)

Построение вычислителя в трёхмерном пространстве сулит выигрыш, потому что доступный фронт распространения электромагнитного сигнала оказывается двумерным: то есть, можно построить эффективную параллельную и слоистую структуру из вычислительных элементов, которые будут размещены с максимальной плотностью, что позволит достичь малых задержек распространения сигнала, со всеми вытекающими свойствами: быстродействие, затраты энергии и т.д.

Однако выяснятся, что сам элементарный вычислительный элемент, – так как он хоть и теоретический, но электрический и классический, – при срабатывании выделяет тепло, а схемы отведения этого тепла требуют использования отдельного измерения. Так что размещение, собственно, элементов, должно быть двумерным. Ну или как-то придётся научиться либо вычислять без затрат энергии, либо – сбрасывать излишки в какое-то дополнительное, относительно привычных, измерение (например, забрасывать в будущее, как это нередко происходит со всякими “невычислительными” системами).

Квантовое распределение ключей требует наличия схемы удостоверения подлинности сторон – это необходимо для защиты от атак типа “человек посередине” на этапе согласования результата обмена (обнаружения ошибок). Реализовать это позволяют, например, криптосистемы электронной подписи (но не только). Однако, если учитывать риски появления универсальных квантовых компьютеров, то криптосистема электронной подписи, используемая для квантового распределения ключей, должна обладать постквантовой стойкостью. И здесь, кстати, кроется ответ на популярный, но некорректный, вопрос – защищает ли “квантовая криптография” от “квантовых компьютеров”? Нет, квантовая криптография (квантовое распределение ключей) – совсем о другом: несмотря на название, это и не криптография, в математическом смысле, а технический метод защиты каналов связи, который, вероятно, полезен при правильном применении, но его нельзя смешивать с криптографией теоретико-информационной.