باحثون يبتكرون هجوم تزوير توقيعات RSA دون تحليل المفتاح إلى عوامل

اعتقد علماء التشفير لعقود أن الطريقة الوحيدة لكسر RSA هي تحليل الأعداد الكبيرة التي تقوم عليها المفاتيح إلى عواملها. وقد شكّك فريق بحثي بقيادة ناديا هينينغر، أستاذة في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، في هذا الافتراض: إذ ابتكر الباحثون هجوم تزوير توقيع يحسب توقيعات RSA صالحة دون تحليل المفتاح الخاص إلى عوامل. نُشر العمل في أرشيف IACR ePrint ولم يخضع بعد لمراجعة الأقران. ولا يشكّل الاكتشاف خطراً عملياً في المدى القريب، باستثناء حالات نادرة محتملة.

ماذا يفعل الهجوم

بحسب البحث، كان يُعتقد حتى الآن أن حساب توقيعات RSA صالحة يتطلب أولاً استعادة المفتاح الخاص عبر التحليل إلى عوامل. وبالنسبة لمفتاح من 1024 بت كان ذلك مكلفاً جداً لكنه يبدو ممكناً لشركات التكنولوجيا الكبرى أو لوكالة NSA — بنحو عشرات الملايين من الدولارات من وقت الحوسبة لمفتاح واحد — أما مفاتيح 2048 بت فكانت تعدّ بعيدة المنال تماماً، وفق هينينغر.

يخفض الهجوم مستوى الأمان المقدّر لـRSA «النظري» (textbook) إلى 2^65 و2^90 و2^119 عملية للمفاتيح من 1024 و2048 و4096 بت على التوالي — وهو أدنى بمراتب عدة من مستوى 128 بت (أكثر من 2^128 عملية) الذي تطلبه وكالة الأمن القومي NSA والمعهد NIST ووكالة ENISA التابعة للاتحاد الأوروبي من أي نظام تشفير. للمقارنة: كان تحليل مفتاح واحد من 1024 بت يتطلب تقديراً 2^80 عملية وما بين 500 ألف ومليون سنة-نواة من CPU، بينما استغرق تزوير توقيع بالطريقة الجديدة 2^65 عملية و1380 سنة-نواة فقط. كتب الفريق كل الشيفرة يدوياً دون استخدام الذكاء الاصطناعي أو وحدات GPU، وقالت هينينغر إن هذه الأدوات «ستخفض على الأرجح» مستويات الأمان أكثر.

لماذا ليس تهديداً عملياً بعد

يعمل الهجوم فقط ضد تطبيقات RSA بالتوقيع «الأعمى» (blind-signature)، المعروف أيضاً بـRSA النظري. الغالبية العظمى من تطبيقات RSA المستخدمة اليوم تعتمد حشو PKCS أو PSS، وهو تنسيق يضيف بيانات إلى النص قبل التشفير ويزيل هذه الثغرة. وحتى ضد المفاتيح القديمة من 1024 بت، تتطلب الطريقة حسابات تفوق ما يستطيعه أي طرف عدا الدول أو الشركات ذات الموارد الضخمة.

وأشهر مثال واقعي على التوقيع الأعمى هو Privacy Pass، بروتوكول مصادقة يتيح للمستخدمين إثبات هويتهم دون كشفها؛ وتستخدمه Apple وCloudflare وغيرهما كثيرون. ويتطلب مهاجمته اختراق خادم يعود إلى إحدى هذه المؤسسات وتوليد 2^43 توقيعاً. وقالت هينينغر إن هذا الرقم «يبدو كبيراً، لكنه من الرتبة نفسها لحركة البيانات التي تقول Cloudflare علناً إنها تعالجها في نحو يوم واحد». ومعظم تطبيقات Privacy Pass تغيّر مفاتيحها بانتظام، ما يقلل كثيراً من فرص نجاح المهاجم، دون أن يلغيها تماماً.

لماذا يهم الأمر

قال كارستن نول، خبير التشفير ورئيس الابتكار في Allurity، إن النتيجة إذا صمدت أمام مراجعة الأقران فستكون «اختراقاً مفاهيمياً». وتقوم التقنية في جوهرها على نسخة من خوارزمية غربال حقل الأعداد (number field sieve) التي ابتُكرت عام 2007، وتستهدف «الأوراكل» — وهي ثغرة في RSA وبعض أنظمة التشفير الأخرى تعطي إجابات بنعم أو لا على استعلامات محددة. ويعمل علماء التشفير منذ سنوات على بدائل مقاومة للحوسبة الكمّية، مع تقديرات بوصول الحوسبة الكمّية العملية خلال 3 إلى 20 سنة؛ والهجوم الجديد يزيد إلحاح الانتقال بعيداً عن RSA نهائياً. كما نشر مؤلفو الورقة شرحاً مبسطاً للعمل.