Ugrás a tartalomhoz

one-time pad

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból
(OTP szócikkből átirányítva)

Angol


Főnév

one-time pad (tsz. one-time pads)

  1. (informatika) A One-Time Pad (OTP) egy titkosítási módszer, amely matematikailag bizonyíthatóan feltörhetetlen, ha helyesen használják. Ez a módszer az egyik legegyszerűbb elv alapján működik, ugyanakkor a legnagyobb biztonságot nyújtja, amit bármilyen titkosítási algoritmustól elvárhatunk. Ebben az írásban részletesen bemutatjuk, hogy mi az a one-time pad, hogyan működik, mik az előnyei és hátrányai, valamint milyen történelmi és gyakorlati példák kapcsolódnak hozzá.


Alapelvek

A one-time pad módszer alapja a véletlenszerű kulcs alkalmazása. A titkosítás során a titkosítandó üzenetet (plaintext) karakterenként vagy bitenként összevetik egy ugyanolyan hosszú, teljesen véletlenszerű kulccsal (key), és az eredmény az ún. ciphertext (titkosított szöveg). A visszafejtéshez ugyanazt a kulcsot kell alkalmazni, mint a titkosítás során.

A leggyakrabban bitenkénti XOR művelettel történik az átalakítás:

ciphertext = plaintext XOR key
plaintext = ciphertext XOR key

Az XOR művelet egyik fontos tulajdonsága, hogy saját inverze: ha kétszer alkalmazzuk ugyanazzal az operandussal, visszakapjuk az eredeti értéket.


A módszer működése lépésenként

  1. Kulcsgenerálás: Készítenek egy teljesen véletlenszerű kulcsot, amely pontosan ugyanolyan hosszú, mint a titkosítandó üzenet. A kulcs nem ismételhető meg, és csak egyszer használható (innen ered a neve: “egyszer használatos jegyzet” = one-time pad).
  2. Titkosítás: A kulcs minden egyes bitjét XOR művelettel alkalmazzák a szöveg megfelelő bitjére.
  3. Küldés: A titkosított üzenetet elküldik a címzettnek.
  4. Kulcsátvitel: A kulcsot a címzettnek is meg kell kapnia, de teljesen biztonságos, lehallgathatatlan módon (ez gyakran a legnagyobb gyakorlati kihívás).
  5. Visszafejtés: A címzett az üzenet titkosított változatát ugyanazzal a kulccsal visszafejti, ismét XOR művelet segítségével.


A biztonság feltételei

A one-time pad módszer csak akkor tökéletesen biztonságos, ha az alábbi feltételek teljesülnek:

  1. A kulcs valóban véletlenszerű.
  2. A kulcs legalább olyan hosszú, mint az üzenet.
  3. A kulcs csak egyszer használható.
  4. A kulcs titokban marad, és csak a két fél ismeri.

Amennyiben bármelyik feltétel sérül, a titkosítás már nem lesz feltörhetetlen.


Előnyök

  • Matematikailag feltörhetetlen: Claude Shannon, az információelmélet atyja bizonyította, hogy a one-time pad az egyetlen titkosítási módszer, amely tökéletes titkosságot biztosít.
  • Egyszerűség: Maga az algoritmus rendkívül egyszerű, bármely programozási nyelvvel néhány sorban megvalósítható.
  • Visszafejtés lehetetlensége: Ha az ellenfél nem ismeri a kulcsot, akkor végtelen sok értelmes üzenet lehet a titkosított szöveg mögött, így lehetetlen megfejteni.


Hátrányok

  • Kulcskezelés nehézsége: A legnagyobb probléma a kulcs tárolása és továbbítása. Egy több gigabájtos üzenethez ugyanakkora hosszúságú kulcs kell, amit előre biztonságosan el kell juttatni a fogadó félhez.
  • Egyszer használható: A kulcsot nem lehet újra felhasználni, különben a rendszer sebezhetővé válik.
  • Gyakorlati nehézségek: Nagy mennyiségű adat esetén a kulcsok kezelése nagyon nehézkes, ezért nem praktikus általános célú titkosításra.


Történelmi példák

1. Vernam-cipher (1917)

A one-time pad ötlete eredetileg Gilbert Vernam nevéhez fűződik, aki 1917-ben egy távírórendszerhez fejlesztett ki hasonló elvet. Az eredeti rendszer félvéletlen kulcsot használt, de Joseph Mauborgne tábornok később felismerte, hogy ha a kulcs valóban véletlenszerű, akkor a rendszer teljesen feltörhetetlenné válik.

2. Sovjet–amerikai titkosítás

A hidegháború idején a szovjetek és amerikaiak egyaránt alkalmaztak one-time pad technikákat diplomáciai és kémkedési célokra. Az USA VENONA projektje például feltörte egyes szovjet üzeneteket, mert a szovjetek hibát követtek el: többször is felhasználták ugyanazt a kulcsot.


Modern alkalmazás

A one-time pad nem elterjedt a modern számítástechnikában, főként a kulcskezelés nehézségei miatt. Ugyanakkor bizonyos területeken még mindig alkalmazzák:

  • Katonai és diplomáciai kommunikációban, ahol a kulcsokat előre kézbesítik.
  • Offline eszközök titkosításában, például USB kulcsok, ahol a kulcs fizikailag jelen lehet.
  • Kvantuális titkosítás: A kvantumkulcs-csere (Quantum Key Distribution, QKD) elméletileg lehetővé teszi a one-time pad gyakorlati alkalmazását, mivel a kvantumcsatorna révén biztonságosan lehet kulcsot továbbítani.


Összegzés

A one-time pad a titkosítás történetének egyik legfontosabb és legérdekesebb módszere. Egyszerű, mégis tökéletes biztonságot nyújt, ha helyesen alkalmazzák. Míg gyakorlati alkalmazása korlátozott, az elméleti jelentősége hatalmas: minden modern kriptográfiai rendszer alapvető biztonsági célja, hogy megközelítse a one-time pad által nyújtott biztonsági szintet. A kulcskezelési problémák miatt valószínűleg sosem fog elterjedni a hétköznapi kommunikációban, de a titkosítás szent gráljaként továbbra is a kriptográfia egyik legfontosabb sarokköve marad.


További információk

A lap eredeti címe: „https://hu.wiktionary.org/w/index.php?title=one-time_pad&oldid=3497213”