Лава лампи срещу хакерите: невероятната защита на интернет

Когато става дума за цифрова сигурност, се сещаме за сложни пароли, шифри и хакери с качулки, но тази история е далеч по-необичайна. Представете си: в центъра на системата, която защитава половината интернет, са… лава лампи. Да, да, същите тези, които обикновено събират прах по рафтовете като ретро декоративен елемент. Оказа се, че тяхната бълбукаща, непредсказуема „лава“ е чудесен източник на хаос, а оттам и на съвършената случайност. А без истинска случайност, колкото и да е странно, надеждната защита на данните е невъзможна.

Случайните числа играят ключова роля в криптографията. Така например алгоритмите за генериране на електронни цифрови подписи използват случайни числа за генериране на ключовете. А изискванията към тези числа са много строги, тъй като от тях пряко зависи надеждността на системата за криптиране на данните. За съжаление истинските случайни числа са трудни за получаване, въпреки че са възможни, затова обикновено за решаване на този проблем се използват генератори на псевдослучайни числа. Това е наименованието на алгоритъм, който генерира последователност от числа, чиито елементи са независими един от друг и се подчиняват на зададено разпределение.

Но има и компании, които решават проблема по друг начин – те използват генератори на истински случайни числа. Това изобщо не са компютърни програми, а необичайни устройства и дори така наречените лава лампи. Точно такива използва Cloudflare – от около 2017 г. насам. Нека се спрем малко по-подробно.

Най-необичайната защита на уеб сайтовете срещу хакерите

В центъра на Сан Франциско, във фоайето на Cloudflare, пулсира една от най-странните и гениални идеи в света на киберсигурността – стена от сто лава лампи. Тези бълбукащи приспособления са се превърнали не само в декорация и украшения, но и в източник на случайни числа, които помагат за защитата на милиони уеб сайтове по света. Една камера непрекъснато заснема хаотичните им движения, а получените изображения се превръщат в поток от непредсказуеми случайни числа. По този начин лавовите лампи се превръщат в истински щит срещу хакерите.

Cloudflare е американска компания, която защитава уеб сайтовете от хакери, DDoS атаки и други заплахи и им осигурява по-бърза работа. Милиони сайтове и услуги по целия свят използват нейната технология, за да поддържат безопасността и стабилността на интернет.

Най-добрият генератор на случайни числа

Защо изобщо на някого е хрумнало да използва такива лампи? Не е сложно: компютрите са твърде логични. Те правят точно това, което им се каже да направят, и не умеят да генерират истинска случайност. А силното криптиране изисква точно това – пълна, непредсказуема, математически „чиста случайност“. Тук се намесва физическият свят, където хаосът е нещо обичайно. Камерата, която заснема светлините, всеки път улавя уникално изображение. И всеки пиксел в това изображение е число, което е различно от предишното.

Тези данни се използват като „криптографско зърно“ – основата, от която стартира генераторът на случайни числа. Той се нарича CSPRNG (Cryptographically protected pseudorandom number generator – криптографски защитен генератор на случайни числа). Този алгоритъм не само генерира „случайни“ данни, но и е защитен от опити за прогнозиране на неговата работа, дори ако хакерът по някакъв начин получи частичен достъп до него. Основното е, че зърното се актуализира постоянно, в противен случай всеки, който може да го отгатне, ще може да повтори целия процес.

На какво се крепи сигурността на интернет

Интересно е, че лава лампите не са единственият източник на хаос. Cloudflare също така подхвърля данни от Linux системи, които събират случайни събития като движенията на мишката и натискането на клавишите. А ако се случи някой да застане пред камерата, това само увеличава непредсказуемостта. Колкото повече шум, толкова по-добре, както в буквален, така и в математически смисъл.

В другите офиси на Cloudflare нещата са не по-малко забавни: в Лондон снимат движението на двойно махало, а в Сингапур наблюдават радиоактивното разпадане на безопасно парче уран. И въпреки че идеята за лава лампите е реализирана за първи път през 90-те години в проекта Lavarand, именно Cloudflare я доведе до мащаби, при които всички тези светещи психеделични неща действително влияят на сигурността в интернет.

Какво се получава:

• Cloudflare използва истински лава лампи, за да генерира случайните числа, необходими за сигурно криптиране на данни.
• Камера улавя хаотичните движения на „лавата“, като превръща всяко изображение в уникален набор от числа.
• Тези данни се превръщат в основата на криптографски сигурен генератор на случайни числа (CSPRNG), който генерира ключовете за криптиране.
• Колкото повече хаос има в кадъра – независимо дали става въпрос за преминаващ човек или движение на мехурчетата – толкова по-стабилна е сигурността.
• Другите офиси на Cloudflare имат свои собствени източници на случайност: махала, радиоактивно разпадане и др.
• Всичко това е, за да се гарантира, че милиони сайтове по света са защитени от атаки и остават достъпни.

Като цяло решението на компанията, въпреки че не е уникално, е много успешно. В края на краищата, освен че се е получила надеждна защита на трафика, преминаващ през сървърите на Cloudflare, то привлича и вниманието. Посетителите на офиса на компанията с лампите от много години се възхищават на тяхната работа.