يساعد برنامج التشفير هذا على إثبات الإنترنت الكمي

يمكن لمستخدمي متصفح Google Chrome أن يشعروا بالاطمئنان عندما يعلمون أن تصفحهم آمن، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى برنامج التشفير”https://www.joppebos.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> جوبي بوس. وهو مؤلف مشارك لخوارزمية التشفير الكمي الآمن”https://www.nist.gov/news-events/news/2024/08/nist-releases-first-3-finalized-post-quantum-encryption-standards” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> تم اعتماده كمعيار من قبل الولايات المتحدة”https://www.nist.gov/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في أغسطس ويتم تنفيذه بالفعل في مجموعة واسعة من المنتجات التقنية، بما في ذلك Chrome.

التقدم السريع في”https://spectrum.ieee.org/tag/quantum-computing” الهدف=”_self”> الحوسبة الكمومية أثارت مخاوف من أن الأجهزة المستقبلية قد تكون قادرة على كسر التشفير الذي تستخدمه معظم التكنولوجيا الحديثة. تعتمد أساليب التشفير هذه عادة على ألغاز رياضية معقدة للغاية بحيث يتعذر على أجهزة الكمبيوتر التقليدية حلها. لكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها استغلال الظواهر الكمومية مثل التراكب والتشابك لحساب هذه المشكلات بشكل أسرع بكثير، ويجب أن تكون الآلة القوية بما يكفي قادرة على كسر التشفير الحالي.

لهذا السبب تم إطلاق NIST في عام 2016″https://csrc.nist.gov/projects/post-quantum-cryptography/post-quantum-cryptography-standardization” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> مسابقة البحث عن أساليب تشفير جديدة مقاومة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. وفي عام 2022، أعلنت الوكالة عن الجولة الأولى من الفائزين والتي ضمت”https://pq-crystals.org/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> بلورات-كايبر المخطط شارك في تأليفه بوس، وهو القائد الفني لفريق التشفير ما بعد الكمي في”https://www.nxp.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> إن إكس بي لأشباه الموصلات في لوفين، بلجيكا.

واليوم، تركز Bos على دمج الخوارزمية في مجموعة منتجات الأجهزة المضمنة لشركة NXP، والتي تتضمن شرائح لبطاقات الائتمان، ومحطات الدفع غير التلامسية، وأجهزة إنترنت الأشياء، والسيارات.

ويقول إن بوس، باعتباره شخصًا يحب حل الألغاز، كان مناسبًا تمامًا للعمل في مجال التشفير. إن حقيقة قدرته على المساعدة في جعل العالم مكانًا أكثر أمانًا أثناء القيام بشيء يستمتع به تعد بمثابة مكافأة هائلة.

ويقول: “إذا كان إجراء هذا البحث عديم الفائدة من الناحية العملية، فمن المحتمل أن أفعل ذلك”. “لكن من الرائع جدًا أن تتمكن من حل ألغاز رياضية مثيرة للاهتمام، وبعد ذلك، في النهاية، سيكون لذلك تأثير إيجابي للغاية على كل من حولك.”

اكتشاف التشفير

نشأ بوس في بلدة صغيرة قريبة من هارلم في هولندا، وكان محظوظًا لأنه تعرف مبكرًا على التكنولوجيا. كان والده يعمل في أحد البنوك وكان لديه جهاز كمبيوتر مكتبي في المنزل. بدأ بوس في استخدامه لممارسة ألعاب الفيديو، لكنه أصبح مفتونًا بالتكنولوجيا الأساسية وسرعان ما تعلمها”https://spectrum.ieee.org/tag/coding”>الترميز مهارات. وبحلول سن الخامسة عشرة، كان يعمل بالفعل في وظائف برمجة مستقلة لشركات مختلفة.

في المدرسة الثانوية، تعلم موضوعات أكثر رسمية في علوم الكمبيوتر، مثل الخوارزميات والتعقيد الحسابي. لقد وجد هذه المواضيع رائعة وفي عام 2001 التحق بجامعة”https://www.uva.nl/en” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> جامعة أمستردام لمتابعة درجة البكالوريوس في علوم الكمبيوتر. بعد تخرجه في عام 2004، بقي للحصول على درجة الماجستير في الحوسبة الشبكية، والتي أكملها في عام 2006.

“إذا قمت بتصميم خوارزمية رائعة، فقد ينتهي بها الأمر في مكتبة العملات المشفرة التابعة لشركة Microsoft.”

أثناء عمله على درجة الماجستير، يقول بوس إنه وجد نفسه ينجرف نحو تصميم الخوارزميات والمزيد من علوم الكمبيوتر المثقلة بالرياضيات، لكنه كان أيضًا حريصًا على مواصلة العمل على حل المشكلات العملية. ثم اكتشف التشفير الذي يربط اهتماماته. ويقول: “إنها في الحقيقة نقطة تقاطع بين الهندسة وعلوم الكمبيوتر والرياضيات”.

دفع هذا الإدراك بوس إلى التقدم للحصول على درجة الدكتوراه. برنامج في مختبر التشفير الشهير”https://en.wikipedia.org/wiki/Arjen_Lenstra” الهدف=”_blank”> أرجين لينسترا في”https://www.epfl.ch/en/” الهدف=”_blank”>المدرسة الفيدرالية للفنون التطبيقية في لوزان في سويسرا. تم قبول Bos وبدأ في عام 2007، تمامًا كما بدأ المختبر في التحقيق في استخدام الأجهزة غير التقليدية – مثل وحدات التحكم في الألعاب – للقيام بتحليل الشفرات، وهي عملية كسر التشفير.

دكتوراه. تضمن المشروع بناء مجموعة تضم أكثر من 200 وحدة تحكم PlayStation 3 واستخدامها في”https://web.archive.org/web/20090715060838/http://lacal.epfl.ch/page81774.html” الهدف=”_blank”> كسر نظام التشفير الشائع على أساس رياضيات المنحنيات الإهليلجية. تستخدم المعالجات متعددة النواة لوحدات التحكم”https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_(processor)” الهدف=”_blank”> بنية الخلية تم تطويره بواسطة”https://www.ibm.com/” الهدف=”_blank”> آي بي إم,”https://www.sony.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> سوني، و”https://www.global.toshiba/ww/top.html” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> توشيبا، والذي كان مناسبًا تمامًا لتشغيل الكثير من عمليات الحوسبة بالتوازي، كما هو مطلوب في تحليل الشفرات.

التعلم عن المشابك

خلال الدكتوراه. الدراسات، عمل بوس في مشروع صيفي مع باحث مشهور آخر،”https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Montgomery_(mathematician)” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> بيتر مونتغمري، الذي كان في”https://www.microsoft.com/en-us/research/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> أبحاث مايكروسوفت في ذلك الوقت. يقول بوس إن الثنائي وافقا، وتمت دعوته ليصبح باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر مونتغمري في ريدموند بولاية واشنطن، بعد الانتهاء من درجة الدكتوراه. في عام 2012.

يقول بوس إن التحول من الأوساط الأكاديمية إلى البحث والتطوير في الشركات كان تجربة لا تقدر بثمن، حيث تمكن من رؤية كيفية ترجمة الأبحاث إلى منتجات في العالم الحقيقي. يقول: “كان ذلك محفزًا حقًا”. “إذا قمت بتصميم خوارزمية رائعة، فقد ينتهي بها الأمر في مكتبة العملات المشفرة”https://spectrum.ieee.org/tag/microsoft”> مايكروسوفت، والتي يستخدمها بعد ذلك مئات الملايين من الأشخاص حول العالم.

أثناء وجوده في مايكروسوفت، بدأ بوس العمل على نهج ناشئ يُعرف باسم التشفير القائم على الشبكة، والذي يعتمد على رياضيات المتجهات في الشبكة. كانت هذه المخططات واعدة لأنه يمكن استخدامها للتشفير الكمي الآمن والكامل”https://spectrum.ieee.org/tag/homomorphic-encryption” الهدف=”_self”> التشفير المتماثل، وهي تقنية تجعل من الممكن إجراء عمليات حسابية على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها أولاً.

ولكن بعد عامين في الولايات المتحدة، أراد بوس وزوجته أن يكونا أقرب إلى وطنهما. لذلك، في عام 2014، حصل على وظيفة كباحث في التشفير في NXP وانتقل إلى بلجيكا. انضم إلى فريق الابتكار بالشركة، الذي قدم ميزات للمنتجات بعد عدة سنوات من خريطة طريق منتجات الشركة.

وبحلول ذلك الوقت، يتقدم”https://spectrum.ieee.org/tag/quantum-computing”> الحوسبة الكمومية أوضح بوس أن أساليب التشفير الأكثر أمانًا ستكون مهمة. لذلك العمل بالتعاون مع الباحثين من”https://www.arm.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>الذراع,”https://spectrum.ieee.org/tag/ibm”> آي بي إم,”https://www.sri.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>SRI الدوليةوالعديد من الجامعات، ساعد في تصميم نظام التشفير CRYSTALS-Kyber القائم على الشبكة، والذي تم تقديمه إلى NIST في عام 2017.

من أبحاث التشفير إلى المنتجات

منذ ذلك الحين، ركز Bos على تنفيذ الخوارزمية في أجهزة NXP المدمجة. يتطلب التشفير القائم على الشبكة ذاكرة أكبر بكثير مما تتطلبه الأساليب القديمة، مما يجعل من الصعب تشغيله على شرائح أصغر مثل تلك الموجودة في بطاقات الهوية أو أجهزة استشعار إنترنت الأشياء. كان على فريقه إجراء تغييرات على الرياضيات الأساسية للخوارزمية وإعادة تصميمها لتعمل على هذه الرقائق المتخصصة.

ويقول بوس إن وظيفته تطورت بشكل ملحوظ على مر السنين. لقد انتقل من إجراء بحث خالص إلى قيادة فريق والتعاون بشكل وثيق مع الأقسام الأخرى لترجمة ابتكاراتهم إلى منتجات فعلية. ويقول إنه كان عليه أن يعمل بجد لتطوير المهارات اللازمة ليكون بمثابة واجهة بين المهندسين والفرق التي تركز على الأعمال.

ويقول إن كونك قائدًا للفريق هو دور مرهق للغاية، لأن NXP يجب أن تظل في الطليعة عندما يتعلق الأمر بالتشفير ما بعد الكمي. ويوضح أن الرقائق التي تصممها تُستخدم في بداية سلسلة توريد طويلة، حيث يجب دمجها في أنظمة أكبر تصنعها الشركات المصنعة للمكونات. يتم بعد ذلك بيع هذه الأنظمة إلى صانعي الأجهزة أو شركات السيارات التي يتعين عليها دمجها في المنتجات النهائية.

يقول بوس إن كل خطوة من هذه الخطوات يمكن أن تستغرق سنوات. وهذا يعني أن رقائق NXP يجب أن تكون آمنة كميًا الآن حتى يتمكن المستخدمون النهائيون من الوفاء بالمواعيد النهائية التي أوصت بها الحكومة للانتقال إلى تشفير ما بعد الكم بحلول أوائل ثلاثينيات القرن الحالي.

مجال ودية

أحد أكثر الأشياء التي يحبها بوس فيما يتعلق بالتشفير هو أن المجال صغير نسبيًا ومرحبًا. يقول: “الجميع ودودون للغاية”. “إذا ذهبت إلى مؤتمر العملات المشفرة، فإن الأسماء الكبيرة، والأشخاص الذين اخترعوا العملات المشفرة حقًا في السبعينيات، ما زالوا يأتون إلى هذه الأحداث ويمكنك مقابلتهم شخصيًا.”

ويضيف بوس أن حجم المجال يعني أيضًا نقصًا في خبراء التشفير، لذا فهو مجال ذو آفاق وظيفية كبيرة. في حين أن العديد من الأدوار تتطلب مهارات رياضية قوية، إلا أن هناك الكثير من الفرص لأولئك الذين لديهم خلفية أكثر تقليدية في علوم الكمبيوتر، وتبحث الشركات دائمًا عن مهندسين كهربائيين لبناء أجهزة التشفير.

يقول بوس إن الحصول على درجة الدراسات العليا في أحد هذه المجالات يعد بمثابة مكافأة، لكن شركات مثل NXP تقوم بالكثير من التدريب الداخلي، لذا فهي ليست ضرورية تمامًا. ويضيف أن الحصول على دورات في التشفير أو الأمان عبر الإنترنت أو أثناء وجودك في الجامعة يمكن أن يكون بمثابة تمييز كبير. ولكن الأهم هو الموقف الصحيح. يقول بوس: “كل ما تحتاجه هو أن تكون متحفزًا وفضوليًا ومستعدًا للتعلم”. “أعتقد أن هذه هي في الواقع أكبر العوامل.”