dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Есть много необычных механических замков. Вот один из них – обнаружен на сайте blackbag:

Ключ представляет собой рукоятку, в которую вмонтировано несколько штырей разной длины (чтобы штыри не гнулись и не портились по другим причинам – предусмотрена крышка). Для отпирания замка ключ нужно полностью вставить в “приёмный блок” с отверстиями, а потом вынуть.

Вот ключ крупным планом:

Занятное решение, но, конечно, не очень удобное. Не похоже, что такой замок обладает какой-то дополнительной секретностью по сравнению с классическими схемами. Однако, как и в случае с другими механическими системами, здесь может сработать простой принцип “неинформированности”: у взломщика просто не окажется с собой подходящих инструментов, сложности добавит и отсутствие информации о внутреннем устройстве замка.

На исходном сайте есть ещё короткое видео, показывающее замок в работе.

В продолжение предыдущей заметки: в той же фантастической литературе (или кинематографе) нередко можно встретить описания ситуаций, когда дистанционно обнаруживают “запрещённый программный код” (или “незарегистрированный”, не так важно), находящийся при персонаже. Например, код может быть выявлен во время прохождения некоторого досмотра. Интересно представить, как может работать подобная система обнаружения программного кода.

Речь, естественно, идёт о коде, размещённом на том или ином “офлайновом” носителе. Носителем, например, может послужить смартфон или иной персональный гаджет. Понятно, что легальные гаджеты в мире будущего, где весь программный код подлежит регистрации, устроены так, что сами рассказывают об установленном ПО уполномоченным сканерам. Такая практика уже сейчас активно продвигается разработчиками прикладных и системных программных пакетов: передача “в центр” сведений об установленных у пользователя программах – не раз являлась поводом для шумихи в контексте защиты “прайваси”. А незарегистрированное ПО штатным образом установить нельзя, это, опять же, уже сложившаяся практика.

Что делать, если особо продвинутый владелец гаджета захватил управление и устанавливает на устройство какой угодно код, в том числе, разработанный самостоятельно? В мире будущего вполне могут использоваться сканеры настолько продвинутые, что они определяют работу программного кода по побочным излучениям и наводкам (например, сейчас таким способом считывают данные о работе криптографических библиотек – очевидно, что описанный метод позволяет определить наличие конкретных версий этих самых библиотек в исследуемом устройстве). Конечно, “сертифицированные гаджеты” можно устроить так, чтобы гарантировать утечки информации об исполняемом (и присутствующем в памяти) коде.

А если код находится в “пассивном” хранилище? Пусть это будет флешка. Сама по себе флешка не излучает. Но не исключено, что сканеры будущего умеют использовать другой приём – наводить нужные вынужденные излучения при помощи внешнего поля: если флешку “подсветить” сканирующим сигналом, то можно прочитать некоторую сигнатуру, коррелирующую с содержимым модулей памяти флешки. Активные устройства, основанные на этом же принципе и обнаруживающие, например, телевизионные приёмники (даже выключенные) в домах граждан, – используются в целях сбора налогов очень давно.

Так что особой фантастики в системах обнаружения программного кода, сканирующих, скажем, всех пассажиров метрополитена, – нет. Киберпанковский мир близок.

Известно, что параметры бытового электропитания, например, 220 вольт и 50 герц, в реальности далеки от стабильности: в линиях всегда присутствует шум разнообразной природы. Этот шум можно записывать, если подключить к проводам подходящую аппаратуру. Понятно, что ряд характеристик шума будет общим для той или иной большой группы потребителей. Более того, параметры шума будут уникальными для выбранного интервала времени.

Казалось бы, зачем нужен подобный архив, в котором хранятся записи шумов сетей электроснабжения? Одно из интересных применений состоит в датировке аналоговых (да и цифровых тоже, надо сказать) аудиозаписей. Механизм тут такой: шум электропитания оставляет следы в записи, эти следы можно выделить, сопоставить характеристики с архивными данными, и сказать, когда могла быть выполнена предоставленная запись. Такая методика иногда используется в рамках судебной экспертизы. Естественно, датировать так можно не только аудиозаписи.

Схема не самая совершенная, обладает плавающей точностью, требует не только наличия “архива шумов” со шкалой времени, но и определённых условий работы аппаратуры, на которой проводилась запись, а также совместимости сети электропитания. Но это не отменяет технологического изящества решения.

(Вот одна из работ по данной теме.)

Довольно давно возникла идея использовать потоки нейтрино (или антинейтрино – отличия тут чисто технические) для обнаружения и классификации ядерных реакторов. У нейтрино есть очень удобное для решения данной задачи свойство: они могут без проблем улетать очень далеко от активной зоны реактора, так как практически не взаимодействуют с веществом.

Соответственно, детектор, расположенный где-нибудь под Москвой, может принимать нейтрино, испускаемые реактором в Антарктиде (например). Надо заметить, что спектр потоков нейтрино/антинейтрино, рождающихся в результате процессов внутри реактора, зависит от типа топлива и, в меньшей степени, от типа и режима работы самого реактора. То есть, инструмент, в теории, идеальный. Идее этой около сорока лет. Она, между прочим, сыграла значительную роль в обосновании необходимости всех этих гигантских и, нередко, весьма дорогостоящих, экспериментов по детектированию нейтрино (как минимум – в СССР, но Штаты вряд ли выдумывали какую-то другую мотивацию).

Основные препятствия на пути к практической реализации, как это обычно бывает, создаёт то самое полезное свойство нейтрино, которое и делает инструмент привлекательным: детектировать нейтрино крайне сложно, соответственно, разрешающая способность системы (и во времени, и в пространстве) будет плохой. Тем не менее, с ростом качества детекторов, к теме постоянно возвращаются. Вот свежее предложение от физиков: компактный, – в размере стандартного транспортного контейнера, – детектор, пригодный для инспектирования иранского реактора (не только иранского, конечно). Впрочем, предлагаемая в статье по ссылке схема подразумевает размещение детектора в непосредственной близости от реактора (указан несколько странный показатель – “около 19 метров от активной зоны”). Это нужно для того, чтобы быстрее накопить данные для измерений.

Неплохим развитием являлось бы наблюдение за реакторами, находящимися на подводных лодках: следить за ними можно было бы с другого конца планеты, а местоположение определять при помощи взятия пеленга по потоку нейтрино. Но это, конечно, пока что чистая фантастика. Хоть и вполне научная.

(На фото – часть детектора нейтрино обсерватории IceCube.)

Есть известная история про (условное) “ведро гвоздей”, которое, если его вывести на околоземную орбиту, эту самую орбиту закроет, так как столкновения “гвоздей” со спутниками приведут к тому, что пространство будет заполнено космическим мусором. Понятно, что, при условии плотного заселения орбиты космическими аппаратами, достаточно удачно разрушить несколько из них, чтобы вызвать каскад столкновений, уничтожающий большую часть аппаратов. Вывести новые аппараты в космос, забитый мусором, чрезвычайно сложно. То есть, получаем закрытый ближний космос.

В качестве развития темы интересны варианты, в которых одна из космических держав проводит контролируемое закрытие околоземного пространства, оставляя лазейку для себя. Все прочие участники космической гонки оказываются не у дел, из-за мусора, а инициатор операции получает монополию на вывод спутников. Как это можно проделать, если вообще возможно?

Тут есть куча проблем. Очевидно, для решения задачи нужны большие наблюдательные мощности, особенно важны радары, находящиеся в космосе, на высоких орбитах, зондирующие спутниковую группировку с другой стороны. С наземными радарами – понятно: их тоже должно быть немало и они должны быть эффективны. Однако сколь детальным не было бы наблюдение, предсказать конфигурацию “мусорного облака”, которое возникнет через несколько часов или, тем более, дней после столкновения сотен аппаратов, нереально, даже если доступны огромные вычислительные мощности.

С другой стороны, можно построить некую “хаотическую теорию” и надеяться, что она позволяет вычислить основные параметры распределения мусора по орбитам. Фантастическим приложением такой теории будет возможность запустить “генерацию” мусора таким образом, чтобы позже получить алгоритм вычисления неких окон, позволяющих выводить аппараты на высокую орбиту по весьма замысловатой траектории, минуя мусор. В планировании такой траектории, опять же, ключевую роль будут играть космические радары и телескопы. Поэтому они должны уцелеть. Замысловатость траектории вывода, в эпоху “после замусоривания орбит”, – является своего рода ключом, позволяющим преодолеть мусор. Чтобы ключ найти, нужна дополнительная информация, которая будет только у одной из сторон.

Можно предположить, что каскадное разрушение спутников запускается даже без особого прогнозирования результатов – действительно, всё равно что-то рассчитать тут невозможно. А ставка делается на то, что инициатору авантюры известен механизм расчёта выводных орбит для любой конфигурации мусора, при некоторых базовых исходных значениях (общее число спутников, их масса и т.д.). При этом, в случае ошибки, космос оказывается закрыт для всех, так что, как минимум, сохраняются равные возможности. (Этот момент особенно важен, если стратеги используют идеи теории игр, да.)

Наверняка для этой непростой задачи есть некие решения. Думаю, о том, какие замечательные преимущества сейчас даёт эксклюзивный доступ к космическому пространству, можно не напоминать.

Да, сегодня же международный день числа Пи (π), 3.14 (14 марта). По этому случаю, – а в день числа Пи положено думать обо всём круглом, – NASA опубликовали картинку планеты Сатурн.

Я не уверен, что это самая круглая планета Солнечной системы, но колец у Сатурна больше всех, это точно. Изображение синтезировано из снимков, сделанных аппаратом “Кассини”. Это аппарат использует орбитальный манёвр, который в NASA называют Pi transfer – “Пи-перевод”. Суть манёвра – в использовании притяжения спутника Сатурна, Титана, для изменения орбиты “Кассини”. Число Пи фигурирует в названии потому, что положение Титана на его орбите вокруг Сатурна при двух пролётах “Кассини” отличается на π радиан (то есть, это противоположные точки орбиты).

(Источник картинки на сайте NASA.)

Кое-что о возможной практике анализа больших массивов данных, собранных из разных источников. Предположим, что у АНБ есть списки пассажиров самолётов гражданской авиации, международных рейсов. Существуют общие базы, к которым, для АНБ, не так трудно получить доступ. Для списка ведётся история. То есть, можно построить представление, где каждому пассажиру (идентифицируется с точностью до имени/фамилии) соответствует последовательность его перелётов по странам, сопоставленная с датами, конечно.

Теперь возьмём базу обращений смартфонов (и других персональных мобильных устройств) через Интернет к серверам, например Google и Apple. Такие обращения содержат идентификатор устройства, а также данные о местоположении аппарата (если вдруг координат нет, то дополняем сведениями из базы IP-геолокации, по IP – источнику обращения). Накопленная история позволяет построить последовательности перемещения аппаратов между странами.

Думаю, дальнейший ход понятен: последовательности стран из базы перелётов и базы смартфонов – сопоставляются, с учётом даты. Несмотря на то, что пассажиров у авиакомпаний очень много, а перелёты разные. При использовании в качестве “ключа” последовательности из трёх-пяти перелётов – всякая неоднозначность исчезнет, за исключением, конечно, тех пассажиров, которые действительно летают группой (это тоже важная информация). То есть, в результате получаем соответствие “идентификатор смартфона – имя/фамилия”, для пользователей из разных стран мира, без необходимости доступа к базам операторов связи.

Обработка проводится автоматически, для всех доступных данных по персонам. Сюда же включаются базы по другим видам транспорта, всё, до чего можно дотянуться, а дотянуться в наше информатизированное время можно много до чего. В подобном анализе только массовость и имеет смысл. Интересные подзадачи: имена, фамилии могут быть записаны разным способом, нужно учитывать возможное расстояние между вариантами записи, чтобы автоматически склеить выборки, относящиеся к одному лицу; смартфоны бывают разные, для повышения точности разумно использовать трафик от популярных приложений (уже были сообщения про игру Angry Birds, которая использовалась подобным образом).

Занимательная реализация офлайновой криптосистемы: с сайта получаем специальные распечатки (таблицы), с помощью которых проводится зашифрование и расшифрование коротких сообщений. (Update: на странице по ссылке есть инструкции и интерфейс, для получения готовых PDF-файлов с шифровальными таблицами. Update 2: сайт более не доступен.) Реализуется схема, известная как шифр Вернама (или схема одноразовых блокнотов). Каждый ключ используется один раз. Интересно для детей, интересующихся криптографией.

Конечно, сервис выглядит как игрушечный, тем не менее, используемая криптосистема является абсолютно стойкой. То есть, теоретически, её взлом невозможен, вне зависимости от того, какими вычислительными ресурсами обладает атакующий. Так что, если всё сделать правильно, то раскрыть содержание перехваченной записки будет невозможно. Математически, это вполне себе серьёзное решение, пригодное для “критичных применений”, в отличие от многих и многих онлайновых схем, якобы защищённых.

(Да, там есть специальный генерирующий скрипт, к качеству которого сводится вся защищённость конкретной реализации. Более того, таблицы передаются в открытом виде. Этот момент неплохо иллюстрирует основную проблему с абсолютно стойкими криптосистемами – из-за ошибок и дефектов, возникающих на практике, они свою абсолютную стойкость часто теряют.)

(Воскресная юмористическая тема.) Секретная лаборатория внутри АНБ построила особый, сверхчувствительный, оптоэлектронный аппарат, основанный на квантовых эффектах. Назначение аппарата – чтение мыслей на расстоянии. Секретная техника работает. Проблема с аппаратом в том, что мыслительные процессы человеческого мозга тоже построены на квантовых эффектах, а из-за них всякий элементарный сеанс чтения чужой мысли аппаратом приводит к тому, что сама эта мысль изменяется – типичная ситуация в квантовой физике: измерение прямо влияет на состояние измеряемой системы. Достаточно только посмотреть на квантовую систему, чтобы она тут же стала совсем иной.

Так что мыслечитающий аппарат, конечно, выдаёт некий результат чтения, но автор мысли, в итоге, думал о чём-то другом. Теперь исследователи выясняют, как построить особую мыслеволновую функцию, описывающую всевозможные мысли данного человека, чтобы, на втором этапе, найти спутанные мысли. Тогда по одной из пары спутанных мыслей, принятой аппаратом, можно будет восстановить ту, которую в этот момент подумал исследуемый человек. Если всё сложится удачно, то тут намечаются теоретические перспективы по эффективному внушению нужных мыслей.

Интересно, что аппарат, в его нынешнем состоянии, оказался не слишком полезным даже для того, чтобы читать зрительный сигнал. Надеялись, что удастся получить “вид от первого лица”, когда на экране показывается то, что видит в данную минуту конкретный индивид, находящийся в поле приёма специальной антенны, или незаметно дооборудованный носимым передатчиком. Квантовая биофизика помешала: зрение человека в существенной мере основано на приобретённом мозгом опыте, то есть, грубо говоря, на памяти, а память, опять же, – квантовая. Так что в результате пассивной работы аппарата исследуемый человек начинал видеть не совсем то, что отображалось на экране системы. Если вообще тут уместно употреблять оборот “начинал видеть” – ведь он и не знал, что его зрительные образы пытаются прочитать. И, конечно, ни та, ни другая картинка не совпадали с наблюдаемой реальностью, как она представлялась оперативнику, высланному сопровождать объект исследовательского наблюдения в полевых условиях.

Проект, впрочем, не закрыли.

Эта заметка – популярный обзор того, как работает сеть Биткоин и соответствующая ей валюта. Основные темы: логика протокола, blockchain, некоторые расхожие мифы, связанные с биткоинами, “майнинг” и перспективы системы.

Читать полностью

Одной из основных особенностей протокола сети Биткоин является то, что транзакции и всю сеть контролирует тот, кто контролирует большую часть вычислительной мощности – грубо говоря, работает “правило 51%”. Попробуем прикинуть, сколько стоит захват сети Биткоин.

Производительность этой сети измеряют в “хэшах в секунду”. Хэши возникают вот откуда: для включения транзакций в главную книгу (blockchain) узлы сети вычисляют значения хэш-функции SHA-256 от некоторого блока данных, подбирая числа в этом блоке таким образом, чтобы результат укладывался в заданный диапазон (так называемая “сложность”). Все эти детали я оставляю для отдельной заметки, потому что они сейчас не важны. Достаточно отметить, что поиск значения хэша – это вычислительно затратная операция, являющаяся одной из основ протокола.

Заявленная мощность сети (blockchain.info/stats) на данный момент – 9333937,66 GH/s, пусть будет чуть больше – 9500000 гигахэшей в секунду. Есть специализированные устройства, позволяющие вычислять биткоин-хэши очень быстро, это так называемые “майнеры” (от англ. mining – добыча; такое название дано потому, что “майнеры” позволяют “добывать” и вводить в оборот новые биткоины). Так вот, если верить сообщениям производителей этих устройств, то стоимость “майнера”, имеющего мощность около 3 терахэшей (3000 гигахэшей) в секунду – от 8 до 12 тыс. долларов США (с доставкой, заметьте). Мы будем покупать много, и у нас, допустим, есть грузовик, поэтому пусть – 8 тыс. за три терахэша в секунду. Нам нужно чуть более половины мощности всей сети, то есть примерно столько же, сколько есть сейчас.

Итак, считаем: 9500000/3000 * 8000 = 25,3 млн долларов США (примерно). Наши узлы, захватывающие сеть, должны обмениваться информацией с другими участниками, поэтому для размещения оборудования потребуется место в дата-центре, каналы связи, услуги монтажников и бригады инженеров. Увеличим затраты примерно в два раза. Итого: 50 млн долларов и – сеть под контролем. Сумма немалая, но, например, в бюджете АНБ она наверняка могла бы просто затеряться среди “прочих расходов”.

Update (22/12/13): мне подсказывают, что есть ещё пара показательных моментов, касающихся этой темы. Во-первых, вполне вероятно, что АНБ могут быть известны некоторые оптимизации для SHA-256, позволяющие, для известных типов входных данных, вычислять эту функцию быстрее в несколько раз (это как раз случай с биткоинами). Если это так, то вычислительных мощностей потребуется меньше, но аппаратуру придётся конструировать свою: доступная на открытом рынке не учитывает секретных оптимизаций. Во-вторых, только за внедрение нужного алгоритма генерации псевдослучайных чисел АНБ заплатило $10 млн компании RSA. В общем, это показывает, сколько может стоить сеть Биткоин, выступающая в качестве платёжной системы.