Claude AI ไขปริศนาเมล็ดเข้ารหัสลับของ NSA ที่ค้างคาอยู่มานาน 25 ปี

เป็นเวลาหลายทศวรรษ นักเข้ารหัสลับที่ฉลาดที่สุดในโลกบางคนได้ไล่ตามเงาผีมาโดยตลอด เส้นโค้งทางคณิตศาสตร์ห้าเส้นที่ใช้ปกป้องการสื่อสารทางอินเทอร์เน็ตมีตัวเลขลึกลับที่จัดหาโดยหน่วยงานความมั่นคงแห่งชาติ (NSA) และไม่มีใครสามารถอธิบายได้อย่างน่าพอใจว่าตัวเลขเหล่านั้นมาจากไหน ทฤษฎีต่าง ๆ มีตั้งแต่เรื่องตลกที่ถูกลืมไปจนถึงจุดอ่อนที่ถูกวางไว้โดยเจตนา จากนั้น Claude AI ของ Anthropic ได้ลองแก้ปริศนานี้และติดตามตัวเลขเหล่านั้นกลับไปยังโปรแกรมคอมพิวเตอร์เก่าและเวลาประทับที่เก่าแก่เกือบสามทศวรรษ

ปริศนา 25 ปี ที่มี NSA เป็นศูนย์กลาง

เรื่องราวเริ่มต้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 เมื่อนักคณิตศาสตร์กำลังพัฒนามาตรฐานสำหรับเข้ารหัสด้วยเส้นโค้งเอลลิปติก ซึ่งเป็นวิธีการปกป้องข้อมูลดิจิทัลโดยใช้คณิตศาสตร์ขั้นสูง ห้าเส้นโค้ง ซึ่งรู้จักกันในชื่อ P-192, P-224, P-256, P-384 และ P-521 ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐานที่เผยแพร่โดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) ในที่สุด คณิตศาสตร์ของเส้นโค้งเหล่านี้ช่วยรักษาความปลอดภัยให้กับเว็บไซต์ การทำธุรกรรมทางการเงิน และการสื่อสารของรัฐบาล

แต่จุดสำคัญอยู่ที่นี่ แต่ละเส้นโค้งถูกสร้างขึ้นโดยใช้ตัวเลขเริ่มต้น 160 บิตที่ลึกลับ ซึ่งเรียกว่า "seed" ใครก็ตามสามารถตรวจสอบขั้นตอนทางคณิตศาสตร์ที่ใช้สร้างเส้นโค้งเหล่านี้ได้ แต่ไม่มีใครรู้ว่า NSA ได้เลือกตัวเลขต้นทางเหล่านั้นมาอย่างไร คำถามที่ยังไม่มีคำตอบนี้ได้ก่อให้เกิดการคาดเดาว่า หน่วยงานดังกล่าวอาจได้เลือก seed อย่างจงใจเพื่อซ่อนจุดอ่อนที่เพียงผู้เชี่ยวชาญภายในองค์กรเท่านั้นที่สามารถใช้ประโยชน์ได้

นักเข้ารหัส Neal Koblitz และ Alfred Menezes ได้วิเคราะห์ข้อถกเถียงนี้ในบทความปี 2015 ของพวกเขาที่มีชื่อว่า "A Riddle Wrapped in an Enigma" แม้ว่าจะไม่เคยมีการพิสูจน์ว่ามีช่องทางลับในทางปฏิบัติ แต่ความลึกลับนี้ก็ยังไม่จางหายไป

วลีลับที่ดูเหมือนไม่เคยมีอยู่จริง

เป็นเวลาหลายปี คำอธิบายที่แพร่หลายเกี่ยวข้องกับนักคณิตศาสตร์ของ NSA เจอร์รี โซลินาส (Jerry Solinas) ซึ่งตามรายงานเป็นผู้จัดหาเมล็ดพันธุ์ต้นฉบับ โซลินาสและคนอื่นๆ จำได้ว่าตัวเลขเหล่านั้นถูกสร้างขึ้นโดยการแฮชวลีภาษาอังกฤษที่ตลกขบขัน อาจเป็นอะไรที่คล้ายกับ "Jerry deserves a raise" (เจอร์รีสมควรได้รับการขึ้นเงินเดือน) การแฮชจะแปลงข้อมูลให้เป็นลายนิ้วมือทางคณิตศาสตร์ที่มีความยาวคงที่ น่าเสียดายที่ไม่มีใครจำวลีต้นฉบับได้แน่ชัด และคอมพิวเตอร์ต้นฉบับก็ถูกรายงานว่าถูกเปลี่ยนไปแล้ว

โซลินาสเองก็พยายามสร้างกระบวนการนี้ขึ้นใหม่ แต่ไม่ประสบความสำเร็จ ความลึกลับนี้ในที่สุดก็ถูกตั้งรางวัลไว้ ในเดือนตุลาคม 2023 นักเข้ารหัส Filippo Valsorda ได้เสนอเงินรางวัล $12,288 ให้กับใครก็ตามที่สามารถอธิบายที่มาของเมล็ดเริ่มต้นได้ การจัดหาเงินสมทบจากองค์กรการกุศลทำให้เงินรางวัลรวมเป็น $36,864 เป็นเวลาสามปี เงินรางวัลนี้ไม่มีใครมารับ จนกระทั่ง Claude เข้ามาเกี่ยวข้อง

Claude ค้นพบคำตอบที่ซ่อนอยู่ตรงหน้า

ตามผลการวิจัยของ Anthropic ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม พนักงานคนหนึ่งได้ขอให้โมเดลวิจัย Claude ภายในบริษัทตรวจสอบเมล็ดตัวเลขเหล่านั้น โดยไม่กล่าวถึงทฤษฎีวลีลับที่มีมานาน โมเดลเริ่มตรวจสอบรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์รุ่นเก่า และพบเบาะแสหนึ่งที่โดดเด่นทันที เมล็ดหลายตัวมีกลุ่มตัวเลขที่บิตสูงสุดเป็นศูนย์อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นรูปแบบที่มีโอกาสปรากฏขึ้นแบบสุ่มประมาณ 1 ใน 5,810.

สิ่งนี้ชี้ไปยัง lrand48 ซึ่งเป็นตัวสร้างตัวเลขสุ่มเทียม (pseudorandom number generator) ที่มักพบในสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมยุค Unix. ต่างจากกระบวนการสุ่มที่แท้จริง เครื่องสร้างตัวเลขสุ่มเทียมจะสร้างลำดับที่คาดการณ์ได้เมื่อทราบค่าเริ่มต้นแล้ว Claude ได้วิเคราะห์ย้อนกลับผ่านกระบวนการทางคณิตศาสตร์ ค้นพบสถานะภายในของเครื่องสร้างตัวเลขสุ่มเทียม และสร้างเมล็ดที่เผยแพร่ไว้ได้อย่างแม่นยำ จากนั้นก็มาถึงสิ่งที่น่าทึ่งที่สุด

ค่าเริ่มต้นเหล่านั้นสอดคล้องกับ Unix timestamps ซึ่งเป็นรูปแบบตัวเลขธรรมดาที่แสดงวันที่และเวลา จากปี 1997 และ 1998 การวิเคราะห์ที่บันทึกไว้ของโมเดลได้สะท้อนถึงความไม่เชื่อของตัวเอง "นี่น่าทึ่งมาก: มันแก้ปริศนาที่มีอายุ 25 ปีได้แล้ว" กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลาไม่ถึง 30 นาที

ห้าเส้นโค้ง ห้า timestamp และการตรงกันอย่างน่าทึ่ง

ค่าเริ่มต้นที่กู้คืนได้ชี้ให้เห็นว่าห้าเส้นโค้งสนามจำนวนเฉพาะของ NIST นั้นเชื่อมโยงกับวันที่เฉพาะระหว่างเดือนพฤษภาคม 1997 ถึงเดือนเมษายน 1998 P-192 มีต้นกำเนิดจาก timestamp ที่สอดคล้องกับวันที่ 18 พฤษภาคม 1997 ส่วน P-521 เชื่อมโยงกับวันที่ 8 สิงหาคมของปีเดียวกัน P-256 ตามมาในวันที่ 16 สิงหาคม P-384 ในวันที่ 30 สิงหาคม และ P-224 ในวันที่ 3 เมษายน 1998 สูตรที่ปรากฏนั้นเรียบง่ายจนเกือบจะน่าขบขัน เริ่มต้นด้วยการตั้งค่าตัวสร้างตัวเลขสุ่มทั่วไปด้วยเวลาประทับ สร้างเมล็ดพันธุ์ที่เป็นไปได้ ทดสอบตามข้อกำหนดทางคณิตศาสตร์ และค้นหาต่อไปจนกว่าจะได้เส้นโค้งที่ยอมรับได้

สำหรับ P-256 เมล็ดที่ได้รับการยอมรับปรากฏขึ้นที่ผู้สมัครลำดับที่ 1,842 ส่วนสำหรับ P-224 ต้องใช้ผู้สมัครถึง 7,026 ราย ผลลัพธ์ตรงกันทุกประการ โดยสร้างเมล็ดที่เผยแพร่ทั้งหมด 160 บิต แทนที่จะสร้างเพียงตัวเลขที่ดูคล้ายกันเท่านั้น Valsorda ได้สร้างผลลัพธ์นี้ขึ้นใหม่ด้วยตนเองโดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Go ซึ่งยืนยันผลการค้นพบดังกล่าว Anthropic ยังได้เผยแพร่โค้ดเพื่อให้ผู้อื่นสามารถตรวจสอบงานนี้ได้ ผลลัพธ์เหล่านี้ให้หลักฐานทางคณิตศาสตร์ที่แข็งแกร่งสำหรับวิธีการสร้างค่าเมล็ด แม้ว่ายังไม่สามารถระบุได้อย่างแน่ชัดว่าใครเป็นผู้ดำเนินการซอฟต์แวร์ต้นฉบับ หรือเหตุผลที่ผู้สมัครบางรายถูกปฏิเสธ

ความหมายของการค้นพบนี้ต่อความปลอดภัยของอินเทอร์เน็ต

ผลที่ตามมานี้ให้ความมั่นใจได้ แม้ว่าจะไม่ใช่การรับประกันความปลอดภัยแบบสากลก็ตาม ความกังวลที่มีมาอย่างยาวนานเกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ว่า NSA มีอิสระเพียงพอในการเลือกเมล็ดเพื่อเลือกเส้นโค้งที่มีความเปราะบางทางคณิตศาสตร์อย่างจงใจ กระบวนการที่ค้นพบนี้ดูเหมือนจะให้ตัวเลือกน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับที่การโจมตีสมมติบางกรณีต้องการ นักวิจัยของ Anthropic ประมาณการว่าภายใต้สมมติฐานที่กว้างขวาง มีอิสระในการเลือกประมาณ 30 บิต ซึ่งน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับประมาณ 70 บิตที่พิจารณาในหนึ่งในสถานการณ์สมมติที่เสนอเกี่ยวกับการเลือกจุดอ่อน

สิ่งนี้ทำให้ทฤษฎีประตูหลัง (backdoor) นี้ดูไม่น่าเชื่อถือมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ที่สำคัญ การค้นพบนี้ไม่ได้ทำให้การเข้ารหัสด้วยเส้นโค้งเอลลิปติก (elliptic curve cryptography) ถูกทำลาย หรือยืนยันว่าจุดอ่อนทุกประเภทที่เป็นไปได้ได้ถูกตัดออกแล้ว นอกจากนี้ ยังไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อ Bitcoin หรือ Ethereum ซึ่งใช้เส้นโค้งเอลลิปติกที่ต่างออกไปที่เรียกว่า secp256k1

Gregory Maxwell ราดน้ำเย็นลงบนช่วงเวลาสำคัญของ Claude

ที่น่าสนใจคือ Gregory Maxwell ผู้พัฒนา Bitcoin ได้แสดงความคิดเห็นที่ไม่ค่อยกระตือรือร้นนัก โดยอ้างบน Hackernews ว่าเขาเคยเสนอให้เพื่อนที่มีเครดิต AI ของ Anthropic กำลังจะหมดอายุ ทำการสืบสวนปริศนาการเข้ารหัสเดียวกันนี้เมื่อวันที่ 20 กันยายน ตัวแทน AI ของเพื่อนคนนั้นใช้เวลาหลายชั่วโมงกับปัญหานี้แต่ไม่ประสบความสำเร็จ ทำให้ Maxwell ไม่ประทับใจกับความสามารถในการให้เหตุผลของมัน

Maxwell ผู้วิจารณ์อย่างตรงไปตรงมาต่อแนวทางของ Anthropic ในด้าน AI ได้ตั้งคำถามว่าบริษัทอาจจำกัดความสามารถของโมเดลของเพื่อนเขาหรือไม่ และยังล้อเลียนการประชาสัมพันธ์รอบการค้นพบของ Claude ด้วย เขาไม่ได้อ้างสิทธิ์ในผลงานหรือโต้แย้งผลการค้นพบ แต่ชี้ว่าความแตกต่างในผลลัพธ์อาจสะท้อนเพียงวิธีการที่ AI ได้รับการสั่งการเท่านั้น

"ผมไม่ได้พูดแบบนี้เพื่อชี้ว่า misanthropic ได้ขโมยผลงานของผู้อื่นอีกครั้ง — นี่เป็นคำถามที่ชัดเจนที่หลายคนคงได้ตั้งขึ้นแล้ว และความสำเร็จน่าจะขึ้นอยู่กับการใช้งานอย่างเชี่ยวชาญ (ซึ่งในตัวอย่างของเพื่อนผมนั้นไม่ได้ถูกนำไปใช้เลย)" Maxwell เขียน "แต่มันทำให้ผมสงสัยว่าบริษัทนั้นอาจได้ลดประสิทธิภาพของโมเดลลงอย่างลับๆ หรือไม่"

รางวัลถูกจ่ายแล้ว แต่คำถามยังคงอยู่

การค้นพบนี้ในที่สุดก็ทำให้ความท้าทายที่ Valsorda ตั้งไว้เมื่อสามปีที่แล้วได้รับการแก้ไข ทีมของ Anthropic ได้ส่งเงินรางวัล $36,864 ไปยัง Internet Security Research Group ซึ่งเป็นผู้ดำเนินการ Let's Encrypt Valsorda อธิบายการค้นพบนี้ว่าเป็นสิ่งที่ "ช่วยเติมเต็มหน้าหนึ่งในประวัติศาสตร์การเข้ารหัส และเสริมสร้างความมั่นใจของเราในองค์ประกอบพื้นฐานการเข้ารหัสที่สำคัญเหล่านี้" แต่ยังมีประเด็นที่ยังไม่ชัดเจนอยู่บ้าง นักวิจัยยังไม่ได้อธิบายอย่างครบถ้วนว่าทำไมผู้สมัครบางรายที่ตามหลักคณิตศาสตร์แล้วเป็นที่ยอมรับได้กลับถูกทิ้งไป และที่มาของเมล็ดเริ่มต้น (seed) ของเส้นโค้งอีกเส้นหนึ่ง คือ B-163 ก็ยังไม่ได้รับการคลี่คลาย

อย่างไรก็ตาม ความลึกลับหลักดูเหมือนจะได้รับการคลี่คลายแล้ว หลังจากหลายทศวรรษของความสงสัย การคาดเดา และความพยายามที่ล้มเหลวในการสร้างใหม่วลีลับที่คิดว่าถูกลืมไปแล้ว คำตอบนั้นกลับซ่อนอยู่ภายในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ธรรมดาๆ จากยุค 1990 ตัวเลขลึกลับของ NSA อาจไม่ได้ซ่อนความลับที่ซับซ้อนไว้เสมอไป แต่อาจเพียงแค่ใช้เพื่อวัดเวลาเท่านั้น