Sztuczna inteligencja rozpracowuje szyfr Enigmy w kilkanaście minut. Są badania

Polska replika Enigmy Źródło: Facebook / Muzeum Historii Polski Dzisiejsza sztuczna inteligencja może złamać kod Enigmy z czasów drugiej wojny światowej „w krótkim czasie” – uważają naukowcy.

Nowoczesne osiągnięcia w dziedzinie sztucznej inteligencji radykalnie zmieniły sposób, w jaki rozumiemy bezpieczeństwo informacji oraz kryptografię. Eksperci nie mają wątpliwości – coś, co kiedyś wymagało ogromnego wysiłku zespołów matematyków i inżynierów, dziś może zostać rozwiązane przez komputerowy algorytm w kilka minut.

„Enigma nie poradziłaby sobie z nowoczesnymi obliczeniami i statystykami” – twierdzi Michael Wooldridge, profesor informatyki i specjalista ds. sztucznej inteligencji z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Współczesne maszyny, wyposażone w niewyobrażalną jeszcze w połowie XX wieku moc obliczeniową, w połączeniu z zaawansowanymi modelami AI, mogą dziś odtworzyć i przebić metody używane przez kryptologów z Bletchley Park.

Dziedzictwo Enigmy i tytaniczna praca Turinga

Urządzenie Enigma, będące trzonem niemieckiej komunikacji wojskowej w czasie II wojny światowej, przypominało na pierwszy rzut oka maszynę do pisania. W istocie jednak było to dzieło inżynierii oparte na trzech wirnikach, z których każdy mógł być ustawiony w jednej z 26 pozycji, reflektorze zmieniającym kierunek sygnału oraz płycie wtykowej zamieniającej pary liter.

System ten sprawiał, że nawet identyczne znaki naciskane kilkukrotnie dawały za każdym razem inne rezultaty, a konfiguracja maszyny zmieniała się codziennie, co skutkowało liczbą kombinacji przekraczającą miliardy miliardów.

Choć pierwsze przełomy w łamaniu szyfru Enigmy osiągnęli Polacy w latach 30. dzięki pracy matematyków z Biura Szyfrów, takich jak Marian Rejewski, dalsze udoskonalenia maszyny przez Niemców zmusiły Brytyjczyków do podjęcia nowych wysiłków. Alan Turing wraz z zespołem stworzył tzw. bomby – elektromechaniczne urządzenia przeszukujące możliwe konfiguracje szyfru. Ich sukces znacząco przyczynił się do skrócenia wojny nawet o dwa lata.

Enigma kontra dzisiejsza technologia

„Zasadniczo urządzenia Enigma zyskały swoją moc, ponieważ liczba możliwych sposobów zaszyfrowania wiadomości była astronomicznie duża. O wiele, wiele za duża, aby człowiek mógł ją wyczerpująco sprawdzić” – podkreśla Wooldridge.

Lecz to, co dla ludzi w latach 40. było niemal niewykonalne, dzisiejsze maszyny rozpracowują błyskawicznie. Współczesne komputery, korzystając z technik brute force oraz sztucznej inteligencji, są w stanie przeanalizować biliony kombinacji w czasie liczonym w minutach.

Dr Mustafa A. Mustafa, starszy wykładowca w dziedzinie bezpieczeństwa oprogramowania na Uniwersytecie w Manchesterze, zaznacza jednak, że ówczesne sukcesy były możliwe dzięki niedoskonałościom maszyny.

„Był to atak siłowy, polegający na wypróbowaniu wszystkich różnych kombinacji. Ale dzięki tym słabościom Enigmy udało im się to zrobić. Udało im się to zautomatyzować, aby zrobić to wystarczająco szybko, aby móc złamać kod” – tłumaczy.

AI w służbie kryptologii

W erze superkomputerów i sztucznej inteligencji działania podejmowane przez Turinga mogą być symulowane cyfrowo w mgnieniu oka.

„Łatwo byłoby odtworzyć logikę bomb w konwencjonalnym programie” – zauważa Wooldridge. Model AI, taki jak ChatGPT, jest w stanie zasymulować działanie historycznych urządzeń deszyfrujących, a przy użyciu współczesnej mocy obliczeniowej zadanie, które zajmowało miesiące, można rozwiązać „w bardzo krótkim czasie”.

Potwierdzają to eksperymenty przeprowadzone z użyciem 2000 wirtualnych serwerów, które – przy wykorzystaniu sztucznej inteligencji wytrenowanej na bajkach braci Grimm – złamały zakodowaną wiadomość Enigmy w zaledwie 13 minut. Jak tłumaczy Wooldridge, „moc nowoczesnych centrów danych jest trudna do wyobrażenia”, a Alan Turing z pewnością byłby zdumiony ich możliwościami.

RSA – forteca współczesnej kryptografii

Współczesna kryptografia nie stoi jednak w miejscu. Kluczem do bezpieczeństwa danych w XXI wieku są systemy takie jak RSA (Rivest–Shamir–Adleman), opracowane w 1977 roku. RSA bazuje na matematycznym problemie faktoryzacji bardzo dużych liczb pierwszych, co czyni go odpornym na ataki typu brute force.

„W przypadku RSA jest to problem faktoryzacji bardzo dużych liczb. Techniki brute force – sprawdzanie wszystkich alternatyw – po prostu nie zadziałają w przypadku tych problemów” – wyjaśnia Wooldridge.

Jednak nawet ten bastion może nie przetrwać nadchodzącej rewolucji technologicznej. „Jeśli komputery kwantowe kiedykolwiek spełnią swoją teoretyczną obietnicę, możemy potrzebować zupełnie nowych technik, aby zapewnić bezpieczeństwo naszych danych” – dodaje profesor.

Genialność Turinga i znaczenie sukcesu

Współczesne możliwości nie powinny jednak umniejszać wielkości historycznego osiągnięcia. Złamanie Enigmy było gigantycznym sukcesem logistycznym, matematycznym i inżynieryjnym.

W czasie wojny oznaczało to bezcenny dostęp do planów wroga, a nawet ratowanie ludzkich istnień. „Bycie w stanie go złamać – zajęło im to miesiące, ponad rok – ale bycie w stanie zrobić to w czasie wojny, było czymś ogromnym” – podkreśla Mustafa. „Bóg jeden wie, co by się stało, gdybyśmy nie złamali Enigmy na czas”.