dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Кстати, про “умные колонки”. Периодически возникают занятные обсуждения того, насколько эффективно работает “физическое отключение” микрофонов в колонке. Тут не важна конкретная модель. Скажем, предполагается, что есть специальная кнопка Mute, которая принудительно отключает микрофоны колонки так, что колонка, – якобы, – совсем перестаёт прослушивать помещение. Речь тут именно про утечку информации, а не про то, что штатное выключение микрофона кнопкой на корпусе – это функция, несомненно, полезная во вполне себе обычных сценариях использования колонки.

Вообще, если подходить к вопросу совсем уж строго и обсуждать возможности, то “микрофонов” в устройстве, подобном “умной колонке”, очень много – слово “микрофонов” в кавычках тут потому, что функции микрофона могут с той или иной степенью акустической чувствительности выполнять самые разные элементы, вплоть до конденсаторов, отрезков коаксиальных кабелей и даже дорожек печатных плат, что уж там говорить про динамики и элементы-экраны, расположенные на платах устройства. В общем, остаётся только выбрать подходящую “помеху” и завести её на вход преобразователя, записывающего сигнал в цифровой форме. А в переключении программной прошивки на “режим прослушивания” поможет аппаратный сигнал на стороне процессора, показывающий статус кнопки Mute.

Всякую подобную наводку нетрудно представить как результат схемотехнической ошибки. В особо продвинутых случаях канал акустической утечки может образовываться после подачи в нужные элементы схемы высокочастотного сигнала “накачки” (подходит для всяких фильтрующих наборов с “ферритами” и пр.) – то есть, потребуется совпадение нескольких факторов. Так что, в идеале, добиться нужного эффекта при проектировании можно так, что и не всякий участник процесса разработки догадается о побочном эффекте. Поэтому, даже если по команде с кнопки от схемы штатного микрофона отключается электропитание, это ещё не означает, что при этом сама физическая кнопка, “подпёртая” транзисторами и диодами, не превращается в “навязанный” микрофон. (Такой вариант с кнопкой был бы особенно забавным.) Я, кстати, несколько лет назад довольно подробно описывал гипотетическую схему смартфона, прослушивающего разговоры.

Понятно, что обсуждение в подобном усиленном контексте схем отключения микрофонов “умной колонки” штатной кнопкой – это слишком: при таких требованиях лучше уж вообще запретить приносить колонку в “защищаемое помещение”. Но, всё же, именно такая колонка представляет собой очень удобный носитель: в колонке штатно используются сигналы высокой частоты (микропроцессоры, схемы WiFi, Bluetooth); в колонке имеется мощный процессор и средства преобразования аналоговых сигналов (в обе стороны); колонка подключена к сети передачи данных. Главное, что в колонку дистанционно устанавливаются программы-приложения. А эти приложения могут взаимодействовать с окружающей электроникой, формируя, кроме прочего, проксирующие звенья для передачи данных с “безопасных” устройств.

Добавил на страницу “Избранное” очередную порцию записок:

• Стопроцентная вероятность и колода карт
• Компиляторы в песочницах и сравнение программ
• Практикум: экспорт ключей TLS на примере библиотеки Go
• Следы звуков в кодах для LLM
• Древнегреческие орнитологи и квантовые вычисления у Гомера

• Циклы и логические формулы
• Постквантовая криптография и рост трафика в TLS
• Секретные ключи в трафике и симметричные шифры
• Централизованные мессенджеры и многообразие мест хранения сообщений
• Кусочки папирусов и буквы манускриптов

Немного о статусе постквантовой криптографии в TLS. Постквантовые криптосистемы обмена ключами для TLS планируется поддерживать только в TLS 1.3. По крайней мере, так сейчас выглядит тенденция: скорее всего, TLS 1.2 сперва “заморозят”, а потом, достаточно скоро, объявят нерекомендуемым, как уже сделано в RFC 8996 для версий 1.0, 1.1. Обратите внимание, что в RFC прямо сказано: “MUST NOT be used” – в терминах этих документов MUST NOT именно и означает, что строго запрещено использовать, без вариантов. Конечно, если ваше приложение соответствует данному RFC – так-то все спецификации носят рекомендательный характер.

Вообще, TLS 1.3 спроектирован существенно лучше предыдущих версий: эта версия хоть и отличается всего лишь на единицу в младшем разряде номера, но с точки зрения архитектуры и криптографической инженерии – выше на поколение. Например, в 1.3 полностью переделана логика начального установления соединения, и эта новая логика гораздо стройнее, протокол в этой части получился более чистым, а на защищённый обмен данными стороны переходят раньше.

Именно стройная логика установления соединения теперь и позволила прозрачно добавить в TLS 1.3 криптосистемы обмена ключами с постквантовой стойкостью. Версия 1.3 полностью несовместима с 1.2, даже на уровне описания процессов, но зато в 1.3 убрано очень много невнятных нагромождений из “дополнений, расширений и уточнений”, которые характерны для 1.2. Конечно, в 1.3 есть свои невнятные моменты – например, трактовка значения “исторических” номеров версий в заголовках TLS-записей, – но, пока что, объём этих недостатков не существенен.

Технически, принести постквантовые криптосистемы можно и в TLS 1.2 – там достаточно механизмов для расширения протокола. Но смысл в поддержке TLS 1.2 можно найти только такой, что сохраняется совместимость со старыми программами и средами, которые невозможно обновить. Однако, если исходить из этого, то не стоит ожидать и добавления реализаций постквантовых криптосистем в эти программы и среды. При этом, TLS 1.3 лучше со всех сторон, – в том числе, в плане программной реализации, – поэтому продолжать тянуть ещё одну версию, за вычетом требований исторической совместимости, несколько странно. Да, можно предположить, что если вдруг в 1.3 обнаружится какой-то удивительный и фатальный архитектурный дефект, то использование 1.2 позволит избежать одномоментного обвала всего и вся. Но на уровне протоколов TLS – это сильно вряд ли, а учитывая архитектурную выверенность TLS 1.3, что-то подобное скорее произойдёт с 1.2. А вот поверить в какие-то дефекты распространённых реализаций – нетрудно. Но, опять же, не факт, что поломается именно 1.3, в котором меньше мест, где можно споткнуться. Поэтому-то развитие, в виде добавления постквантовых криптосистем, и относится только к 1.3.

Для задач, на сложности которых основаны постквантовые криптосистемы, могут разработать квантовые алгоритмы взлома, использующие уже сложившийся математический аппарат квантовой механики.

Возможен и вариант, когда дополнения или изменения прежде появятся в математическом аппарате квантовой механики, а потом предложат алгоритмы атак на постквантовые криптосистемы, использующие эти нововведения. Этот вариант менее вероятен, чем предыдущий, но сбрасывать его со счетов вовсе и не нужно.

Ну а интереснее всего вариант, когда изменения в аппарат квантовой механики вносятся специально для того, чтобы предложить алгоритмы взлома постквантовых криптосистем, а уже в качестве “побочного эффекта”, несколько позже, этот новый вариант оказывается полезен и для теоретической физики. Такое тоже возможно.

Постоянно тиражируются странные утверждения про “суперпозицию” и “мощность квантовых компьютеров”. Вот свежий пример: в небольшой справке по квантовым “оборонным технологиям” для штатовских конгрессменов написано, что термином “суперпозиция” обозначается “способность квантовых систем существовать в двух или более состояниях одновременно” (оригинал: “Superposition refers to the ability of quantum systems to exist in two or more states simultaneously”). Дальше из этого ошибочного определения выводится, что если классический компьютер кодирует информацию в битах, “которые представляют двоичные состояния нуль и единицу”, а квантовый компьютер – использует кубиты, которые могут быть и нулём, и единицей, и комбинацией нуля и единицы одновременно, то мощность квантового компьютера “увеличивается экспоненциально с добавлением каждого кубита” (буквально: “Thus, the power of a quantum computer increases exponentially with the addition of each qubit”).

Суперпозиция – это не про одновременное пребывание “в двух состояниях”, а про вероятности (специальные): состояние-то там, очевидно, одно. Причём, за квантовыми вычислениями, как концепцией, как раз и стоит именно представление о том, что значения вероятностей в квантовых состояниях “интерферируют” особым образом и можно, правильно устроив преобразование, максимизировать вероятность полезного исхода измерения. То есть, грубо говоря, эти квантовые состояния можно “складывать”, а когда они “складываются”, то вероятности эти преобразуются и могут сокращаться, уничтожая, таким образом, ненужные для вычисления вероятности и “усиливая” нужные. Тут, конечно, не нужно забывать, что речь о потоке вероятности, а не о привычных “процентах”, но это уже технические детали.

Ну и что касается второй части, то с добавлением каждого кубита – экспоненциально, как минимум, растёт количество классических вычислительных ресурсов, нужных для того, чтобы численно с высокой точностью моделировать получающуюся систему. Факт – каждый может проверить. А вот прямо транслировать этот эффект в обратную сторону, хоть такая трансляция и есть ещё одна концептуальная основа квантовых вычислений, пока не очень получается, если это вообще возможно: иначе квантовый компьютер, даже теоретический, был бы сразу быстрее на любых алгоритмах и задачах; следовательно, не потребовалось бы изобретать алгоритмы квантовые и предлагать надуманные “квантовые задачи” для, гипотетической, демонстрации “квантового превосходства”.

Провокационные заголовки “про науку” принято относить на счёт журналистов научпоп-изданий, ещё и называя “кликбейтом”. Однако вот в свежей истории про “экспериментально зафиксированное отрицательное время” оригинальный заголовок исходной работы (препринта) даже веселее, чем варианты СМИ. Заголовок гласит: “Experimental evidence that a photon can spend a negative amount of time in an atom cloud” (“Экспериментальное подтверждение того, что фотон может (can) находиться в “атомном облаке” в течение отрицательного промежутка времени”).

То есть, прямо так и сказано, если дословно: “отрицательное количество времени”. А это сильнее, чем “отрицательное время” СМИ. Как говорится: “в аудитории присутствует минус три студента; сейчас ещё трое придут – вообще никого не останется!”. Скаляр – не скаляр, но журналисту тут и придумывать не нужно ничего. Для полноты картины: конечно, тут же, прямо в аннотации работы, уточняется, что речь идёт о значениях, принимаемых переменными (параметрами времени в уравнениях, вообще говоря) в рамках некоторой интерпретации модели, стоящей за экспериментом.

Phys.Org сообщает, что авторы в курсе “споров вокруг провокационного названия работы”, но авторы также указывают, что пока ни один “серьёзный учёный” экспериментальные результаты (видимо, про “отрицательный интервал времени”) не оспаривает.

Интересно, что в 2014 году сайт dxdt.ru перешёл на HTTPS в качестве основного протокола. Десять лет назад такой вариант всё ещё не был типовым для “обычного сайта”, пусть HTTPS уже перестал быть сложной новинкой. Сейчас легче удивить “обычным сайтом”, который не использует HTTPS. А в 2024 году сайту dxdt.ru исполнилось 20 лет. В 2024 записок вышло немало, подборку я опубликовал ранее.

2025 это 81*25, то есть 3^4 * 5^2, а поэтому не делится на 60, но попадает на границу “пятилетнего цикла” между 2020 и 2030 (трёхлетние циклы используются реже).

С наступающим Новым годом! Спасибо, что читаете.

Счётчик панели управления WordPress показывает, что, на момент выхода данной заметки, за 2024 год на dxdt.ru вышло 265 публикаций. Несколько меньше, чем в прошлом году, но немало. Сделал подборку, в которую вошли наиболее интересные, на авторский взгляд, заметки за 2024 год, с разбиением по условным рубрикам.

Рассуждения о технологиях

Философский аспект конструирования электронных часов

Программирование и компиляторы

Компиляторы в песочницах и сравнение программ
Циклы и логические формулы
Компиляторы и ассемблер

Околоматематическое и окололингвистическое

Планеты и окружности
Частотность слов и ChatGPT в аннотациях

Аппаратура/электроника и “механические” технологии

“Скорость света” и “скорость радара”
Оптимизирующие компиляторы, микроконтроллер и ассемблер
Сетевая геолокация передатчиков

Концепции информационной безопасности

Целевая подмена приложений и “прокси” для утечек
Разноцветные шары и “анонимизация”
Длина “постквантовых ключей” и немного про будущее DNS
Централизованные мессенджеры и многообразие мест хранения сообщений
Архитектура микропроцессоров и изоляция уровней исполнения
Алгоритмы преобразования в биометрии
Мониторинг жонглёров
Полиморфизм закладок в стиле ROP
Совпадения тегов ключей DNSSEC и парадокс дней рождения
Различительная способность “обезличенных” данных

Криптография и методы защиты информации

Срок действия сертификатов и компрометация ключей
Распознавание TLS-клиентов в трафике
Секретные ключи в трафике и симметричные шифры
Постквантовая криптография и рост трафика в TLS
Байты ключей в квантовом компьютере
Техническое: TLS-сообщение с постквантовой криптосистемой Kyber768
Техническое: где в ECDSA эллиптическая кривая
Сертификаты и их цепочки в вебе
Новые атаки на SHA-256 (SHA-2): технические пояснения
Маскирование криптографических ключей в памяти

Неочевидные аспекты системного администрирования и разработки в ИТ

DNS и TCP
Имена, не-имена и хостнеймы в DNS
Практикум: экспорт ключей TLS на примере библиотеки Go
DNS как база данных
Техническое: имена в TLS и Nginx
Имена в TLS для веба (HTTP/HTTPS)
Техническое: опция, отклоняющая TLS-соединение в Nginx

Вокруг ИИ/AI

Метки в текстах LLM и целевое влияние на результат
Зрение ИИ LLM на скриншотах
Следы звуков в кодах для LLM
ИИ и математические задачи, “автоматизированные” дважды
Машинный ИИ в книгах прошлого века
ИИ Google и олимпиадные задачи
Мешанина токенов в LLM
ИИ и формулы окружностей

Манускрипты, папирусы и прочая палеография

Совпадающие фрагменты текстов и манускрипты
Точки с запятыми в манускриптах и тексты Платона
Кусочки папирусов и буквы манускриптов
Вычисление размеров Земли и манускрипты

Онтологические рассуждения вокруг физики и квантовых вычислений

Эталоны и принцип неопределённости
Гравитация и квантовый хронометраж
Стопроцентная вероятность и колода карт
Древнегреческие орнитологи и квантовые вычисления у Гомера
Реплика: быстрая факторизация квантовым компьютером и штампы в СМИ
Варп и квантовые компьютеры
Представления о квантах и радиостанции
“Постквантовый” компьютер

В теоретической математике существует немало открытых проблем, которые пусть и не известны широкой публике, но всё же “широко известны среди специалистов”, то есть, достаточно знамениты, поскольку есть канонические списки (“Коуровская тетрадь” и др., не важно). Для заметной части из этих проблем и связанных задач можно было бы отыскать контрпримеры (и даже просто – примеры), используя современные возможности по оптимизированному перебору текстов компьютерных доказательств. В этом не только нет ничего особенно удивительного, но даже нет и проявления какого-то “нового интеллекта”: схема известная – перебирай себе тексты программ, проверяя автоматом корректность записи (см. историю проблемы о четырёх красках и так далее). Если бы, конечно, универсальным образом работал и перебор, и методы перевода на язык систем компьютерного доказательства нужных наборов теорем. Теоремы, впрочем, интенсивно переводят.

То есть, это самое реальное применение для знаменитых “LLM с нейросетками” на ближайшее время, при котором они могли бы оказаться очень эффективными для математических исследований. Попытки такие, вроде как, предпринимались, потому что подход достаточно очевидный, однако массового результата пока что не видно.

Регулярно говорят и ещё чаще пишут, что, мол, если это GPS-трекер в наручных часах, то это “просто приёмник” – принимает сигнал со спутника, но ничего не передаёт.

Конечно, тут смотря с чем сравнивать, но, вообще-то, в современных приёмниках обычно есть и вполне себе “передатчик” – это внутренний генератор частоты (или даже сложного сигнала для коррелятора), который, грубо говоря, необходим для эффективной селекции и усиления принимаемого сигнала. Так что уже и этот внутренний генератор будет излучать через прочие схемы в эфир слабый сигнал, который, теоретически, можно принимать. Помимо этого, такое сложное электронное устройство, как “умные” часы с GPS, содержит множество прочих элементов, излучающих в эфир сигналы. Понятно, что эти сигналы принимать и детектировать сложно, но, если говорить строго, то и современный приёмник – он же, в качестве побочного эффекта, и передатчик, – и микропроцессорное устройство содержат множество других схем, передающих в эфир побочные сигналы.

Впрочем, с современными часами-трекером всё обычно сильно проще, уточнений про практическую схемотехнику даже не требуется: в таких часах присутствуют, как минимум, ANT и Bluetooth, а то и полноценный WiFi-модуль. Так что, до спутника, может, и не добивает (в случае со Starlink – не факт), но точно уже внутри не “только приёмник”.

Современные смартфоны и приложения мессенджеров: вообще, приложение на конкретном целевом устройстве может подменить как провайдер сервиса мессенджера, так и провайдер операционной системы. А различные утечки в современном мире не обязательно должны происходить строго через радиосеть и непосредственно со смартфона на центральные серверы того же мессенджера. Почему про эти моменты постоянно забывают – не понятно.

Целевая подмена приложения пройдёт незаметно для конкретного атакуемого пользователя, а других пользователей – вообще не затронет. В смартфоне много сенсоров. То, что какие-то из них заявлены как “отключенные”, то, что к каким-то запрещён доступ данному приложению на уровне ОС – всё это нужно воспринимать с определённой долей скептицизма: кто его там знает, как оно реально работает в конкретном устройстве.

Телефонный номер, привязанный к смартфону, тоже даёт много неожиданных возможностей по идентификации: если номер доступен в сети оператора, то это означает, что можно сопоставлять события мобильной телефонии с тем, что происходит в приложении. И не стоит забывать про межоператорские “сигнальные системы” – то, что принято обозначать аббревиатурой SS7. Занятно, кстати, что в том же Telegram в описании “приватности” буквально сказано: “В Telegram телефонные номера играют роль уникальных идентификаторов” (то есть, ресурс оператора связи служит идентификатором в мессенджере, как бы независимом).

Не следует забывать и о том, что сейчас очень много других устройств (не только смартфонов), находящихся неподалёку от целевого устройства. Поэтому, даже если на конкретном устройстве действуют некоторые эффективные методы защиты, это не означает, что эти же методы действуют и на других устройствах рядом: на них, напротив, могут быть установлены скомпрометированные приложения, как минимум. Такое устройство может передавать на удалённые сервера сведения о том, что наблюдается вокруг – вспомните, что уже внедрены даже штатные методы “отслеживания контактов”, а немного рассуждений про нештатные – ниже. Так что и полезные для идентификации геометки могут приходить от других устройств, и информация о присутствии того или иного “защищённого смартфона” рядом тоже не потеряется.

Для выдачи в окружающее пространство сигнала присутствия вовсе и не обязательно использовать радиоэфир: приложение или специально настроенный системный модуль ОС могут сигналить ультразвуком – об этом, опять же, привычно забывают, несмотря на то, что эффект многократно продемонстрирован на практике. Для передающего данные по акустическому каналу приложения-пищалки, кстати, не требуется разрешать в ОС доступ к микрофону (но у современных приложений мессенджеров и он, обычно, есть – требуется для голосовых вызовов). Акустический канал не закрывает клетка Фарадея и он прекрасно работает транспортом для утечек даже в тех “умных” устройствах, которые смартфоном не являются, управляются “по проводу USB”, а поэтому продвинутыми пользователями считаются безопасным “чистыми приёмником”. Но достаточно, чтобы в устройстве был управляемый динамик. Более того, звук, в качестве побочного излучения, генерируют многие другие компоненты “умных устройств”.