Нейросеть изобрела собственный метод шифрования каналов данных

Группа исследователей из Google Brain недавно обнародовала результаты весьма интересного эксперимента. Разработчики создали три нейросети — А, Б, Е (читай Алиса, Боб и Ева). Перед ними была поставлена задача, суть которой заключалась в следующем: Алиса и Боб обмениваются зашифрованными сообщениями, а Ева пытается перехватить и расшифровать информацию.

Еще в 1984 году двое ученных — Чарльз Беннет и Жиль Брассар —  решили усовершенствовать идею Стивена Визнера о защите информации с помощью квантовых объектов. Они предположили возможность создания более совершенного, в сравнении с методом традиционной криптографии, зашифрованного канала с помощью квантовых состояний. Отличие квантовой от традиционной криптографии состоит в принципах строения и методе работы. Строение — одна из ключевых особенностей квантового метода шифрования, позволяющая предопределить перехват и дешифрирование информации. При наличии вышеописанной ситуации квантовые частицы, используемые в качестве носителей данных, изменяют свое состояние, что исключает возможность получения информации о квантовом объекте или возможности скопировать его.

Необходимость в новых методах шифрования обусловлена потребностью обеспечения максимальной безопасности как для локальных решений, так и обмена данными в сети. В свою очередь нейронная сеть позволяет расширить возможности различных методов шифрования.

Цель данного эксперимента — выявить возможность нейросетей к обучению методам шифрования. Ученные использовали стандартную систему передачи данных, при которой объекты А и Б обмениваются информацией. Как было сказано ранее, задание Алисы заключалось в том, чтобы зашифровать  и отправить сообщение Бобу. Задача Боба — найти способ расшифровать и прочитать сообщение. Ева выступает в роли атакующего, чья задача сводится к необходимости перехватить и дешифровать информацию. Нейронные сети обучали методом обратного распространения ошибки (Backpropagation).

Испытание началось с простого текстового сообщения. После пятнадцати тысяч попыток Алиса и Боб пришли к взаимопониманию, попытки Евы оказались менее успешными. За это время Алиса использовала огромное количество различных методов шифрования, в конечном итоге придя к собственному. Ева же использовала метод брутфорса, пытаясь угадать ответ.

Исследователи отмечают, данная нейросеть устроенна таким образом, что они сами не имеют понятия, как она функционирует. Впрочем, они все же выяснили, что Алиса и Боб действительно пользовались ключом шифрования, потому как для разных ключей при одинаковом исходном сообщении результат шифрования выглядел всегда иначе.

Источник: Arxiv