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Hacker News • 58일 전

Anthropic의 새로운 암호 해독 연구 결과에 대한 분석

IMP
8/10
핵심 요약

Anthropic의 미공개 고급 모델인 Claude Mythos가 차세대 암호화 알고리즘인 HAWK과 축소 라운드 AES에 대한 새로운 공격 결과를 도출했습니다. 특히 HAWK에 대한 공격은 기존 수학 도구를 극도로 치밀하게 적용하여 보안 강도를 절반으로 떨어뜨렸으며, 이는 AI가 방대한 데이터를 분석하고 응용하는 데 탁월한 능력을 보유하고 있음을 시사합니다.

번역된 본문

어제 Anthropic은 아직 공개되지 않은 고급 모델인 Claude Mythos가 도출한 두 가지 새로운 암호 해독(cryptanalysis) 결과를 발표했습니다. 첫 번째 결과는 HAWK라는 서명 체계(signature scheme)에 대한 공격이며, 두 번째 결과는 축소 라운드 AES(reduced-round AES)에 대한 개선된 공격입니다. Anthropic은 또한 이러한 결과를 도출한 연구 과정을 설명하는 블로그 포스팅을 게시했습니다. 온라인에서 몇몇 사람들이 이것이 무슨 의미인지 저에게 물어왔습니다. 모든 대답을 가지고 있는지는 확실하지 않지만, 제가 현재 이해하고 있는 바를 조금이나마 정리해 보는 것이 도움이 될 것 같았습니다. 이 글은 순전히 저 개인의 생각이므로 (해당 분야의 전문가를 포함한) 다른 사람들의 의견은 다를 수 있다는 점을 염두에 두고 읽어주시기 바랍니다. 이 두 가지 새로운 결과는 매우 다른 두 분야를 다루고 있으며, 전반적인 결과의 질적인 수준도 매우 다릅니다. 거시적인 세계관이나 여러분이 가진 암호화폐를 당장 다 팔아야 하는지에 대한 논의로 넘어가기 전에, 잠시 이 연구 결과의 실질적인 내용에 대해 이야기해 보겠습니다.

HAWK. 첫 번째는 비표준 서명 체계인 HAWK에 대한 새로운 키 복구 알고리즘입니다. HAWK은 모듈 격자 동형 문제(module-LIP)를 기반으로 제안된 양자 내성(post-quantum-safe) 서명 체계입니다. 결과 자체에 대한 Claude가 작성한 간략한 요약은 이곳을 참조하세요. 이 결과에 대해 알아야 할 5가지 사항이 있습니다. 첫째, HAWK은 실제 배포되거나 표준으로 채택된 알고리즘이 아니라 제안 단계의 알고리즘입니다. 둘째, 현재 표준화가 진행 중인 Falcon 서명 체계와 관련이 있지만, 이 공격이 Falcon(다른 어려운 문제를 기반으로 함) 환경으로 직접 전이되지는 않습니다. 셋째, 그럼에도 불구하고 HAWK은 미래의 표준으로 평가받는 과정에서 꽤 진전된 상태에 있었습니다. 넷째, 이 공격이 SF 영화처럼 '실제 배포된' HAWK을 완전히 파괴하는 것은 아닙니다. 이 공격은 여전히 지수 시간(exponential time)이 소요되지만, 알고리즘의 '비트' 단위 보안 강도를 대략 절반으로 떨어뜨립니다. 즉, 키 크기를 두 배로 늘리면 이론적으로 해결할 수 있습니다. 하지만 이는 체계의 효율성을 떨어뜨리며, HAWK이 다른 대안들보다 더 효율적이라는 점 자체가 존재 이유였기 때문에 알고리즘의 존립을 정당화하기가 훨씬 어려워졌습니다. 다섯째, 이 공격은 저자들이 테스트용으로 제공한 약화된 '챌린지 인스턴스'에 대해 실제 작동하는 코드를 생성했으며, 몇 시간 내에 실행을 완료했습니다. 비록 이 인스턴스가 실제 배포를 위해 제안된 파라미터를 사용하지는 않았지만, 암호 해독적 취약점이 충분히 존재함을 명확히 보여줍니다. 특히 우려되는 부분 (그래서 AI가 더 잘할 수 있는 부분)은 이 공격이 근본적으로 새로운 수학을 발명해 낸 것이 아니라는 점입니다. 그저 이미 널리 알려진 기존의 도구들을 확장하여 훌륭한 결과를 얻어낸 것뿐입니다. 이 마지막 부분은 매우 중요합니다. Claude에게 생각을 물어보았는데, Claude는 사족을 붙이지 않고 이렇게 답했습니다. "이것을 진정으로 흥미롭게 만들고, 솔직히 말해 이 분야에게 조금 부끄러운 점은, 어떤 구성 요소도 새롭거나 특이하지 않다는 것입니다." 요약하자면, 누군가 우리가 이미 알고 있는 모든 도구를 훨씬 더 철저하게 적용하여 결과를 도출해 낸 것입니다. 간단히 말해: 이것이야말로 공격형 AI들이 훌륭하게 수행하는 작업 방식입니다.

AES. 두 번째 결과는 축소 라운드 AES(reduced-round AES)에 대한 새로운 공격입니다. 대부분의 사람들은 'AES 공격'이라는 말만 듣고 패닉에 빠지기 때문에 이 결과는 처음에는 더욱 흥미롭게 들릴 수 있습니다. 하지만 오히려 훨씬 덜 흥미로운 결과이기도 합니다. 이 글을 읽는 대부분의 독자들은 AES가 거의 모든 곳에서 사용되는 표준 블록 암호라는 것을 알 것입니다. 이는 2001년부터 표준이 되었으며, NSA(미국 국가안보국)가 수행한 상당한 양의 비공개 테스트를 포함하여 지금까지 행해진 모든 의미 있는 공격을 견뎌냈습니다. 전체 암호를 공격하는 것은 매우 어렵기 때문에, 암호 해독가들은 암호화 방식을 약화시킨 '축소 라운드' 버전에 대해 연구를 수행하는 것이 일반적입니다. 전체 AES 암호는 키 크기에 따라 10, 12 또는 14 라운드로 실행됩니다. 새로운 Anthropic의 결과는 7라운드라는 약화된 변형을 공격합니다. 결정적으로, 7라운드 AES에 대한 공격은 새로운 것이 아닙니다. 이미 여러 차례 시도되었습니다. 사실, 이번 Anthropic의 새로운 결과는 그저 약간 개선된 수준의 결과일 뿐입니다.

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원문 보기 (영어)
Yesterday Anthropic published two new cryptanalysis results , both outputs of Claude Mythos, their (still) unreleased advanced model. The first of these results attacks a signature scheme called HAWK, while the second is an improved attack against reduced-round AES. Anthropic also released a blog post describing the research process that produced these results. A few people online have asked me what this all means. While I'm not sure I have all the answers, I figured it wouldn't hurt to write a bit about my current understanding. These are only my thoughts and other folks will probably differ (including domain experts in the two areas at issue) so take them for what they are. The two new results cover two very different areas, and are overall just very different in quality. Before we get to broad statements about the world, and whether you should sell all your cryptocurrency, let's take a minute to talk about the substance. Hawk. The first is a new key recovery algorithm against the non-standard signature scheme HAWK . HAWK is a proposed post-quantum-safe signature scheme that's based on the module Lattice Isomorphism Problem (module-LIP). For a brief Claude-written summary of the result itself, see here . There are five things you need to know about this result: HAWK is not a deployed or standards-adopted algorithm, it's a proposed algorithm . It is related to the Falcon signature scheme , which is being standardized, but the attack does not transfer to that setting (which is based on a different hard problem.) However, HAWK was somewhat far along in the process of being evaluated for a future standard. The attack does not break "real deployed" HAWK in the sci-fi sense. The resulting attack is still exponential time, but roughly halves the number of "bits" of security in the algorithm. That means it could theoretically be fixed by doubling key sizes. The downside is that this makes the scheme less efficient, and, since HAWK is entirely justified by being more efficient than alternatives, that makes the existence of the scheme much harder to justify. The attack produced real code that runs in a few hours of wall-clock time against a weakened "challenge instance" of HAWK that the authors provided for this purpose . While this instance doesn't use the parameters that were proposed for real deployment, it does demonstrate the cryptanalytic weakness well enough. What's particularly concerning (and so especially ripe for AI) is that the attack does not invent fundamentally new mathematics. It simply extends a bunch of tools that were lying around and well-known, and gets a good result. This last part is important. I asked Claude for its thoughts, and it doesn't mince words: "what makes this genuinely interesting — and, frankly, a little embarrassing for the field — is that none of the ingredients are exotic." The TL;DR is that someone just did a much more thorough job applying all of our known tools. In short: the sort of things that attack AIs are wonderful at. AES. The second result is a new attack on reduced-round AES. This result initially sounds more exciting, since most people hear "attack on AES" and panic. However, this is also the result that's much, much less interesting. Most folks reading this blog will know that AES is a standard block cipher that's used just about everywhere. It's been a standard since 2001, and the deployed version has so far withstood everything significant that's been thrown at it: that includes a substantial amount of non-public testing performed by the NSA . Since attacking full ciphers is very difficult, it's standard for cryptanalysts to do their work against weakened, or "reduced-round" versions of a cipher. The full AES cipher runs for either 10, 12 or 14 rounds depending on key size. The new Anthropic result attacks a weaker 7-round variant of the cipher. Critically, attacks against 7-round AES are not new: there have been several of these. In fact, this new Anthropic result is a modest constant-factor improvement on previous work from back in 2013 . To give you a sense of how far these attacks are from really "breaking" AES, I'd note the headline results: the new attack requires 2 89 cipher operations and, even worse, this work is only possible after you've somehow convinced a real encryptor to produce 2 105 encryptions of chosen plaintexts under their secret key! Neither of these things is remotely practical in the real world. And while the new result modestly speeds up this attack over the previous result, it's not even clear how "real" the speedup in this result is: since the actual attack requires 2 89 operations and can't really be "run", what we have is an on-paper analysis that may or may not yield an actual runtime improvement if all details are actually worked out. This does not make the result bad! In fact it's still interesting from a techniques point of view. But it is very much a small increment in our knowledge, not a practical new attack like the HAWK work. So TL;DR: no wildly new mathematical results here. But still, real cryptanalytic progress of the sort that make scientists excited. And certainly the HAWK result is very meaningful, since that scheme had a real chance at standardization and is now (very likely) not going to be. Now let's talk about how we got here, and what it all means. How did Anthropic get these results? The Anthropic post is detailed about what they did, and honestly, it's kind of hilarious. No, the team at Anthropic was not a large set of domain experts that carefully tuned their AI to find novel results. They appear to have just told it to get some results and then strapped its nose to the grindstone until it found some. If you doubt me, here are some examples of the prompts they used (cited from their post): So yes, the AIs are getting pretty good. In short: they are now capable of understanding existing cryptanalysis results, synthesizing them into real new attacks, and even extending them. They can apparently do this without detailed human intervention. This isn't yet super-intelligent cryptanalysis. but it's pretty damn impressive. Verifiability is now the bottleneck As a researcher I've also been spending a lot of time with models, talking through various ideas. I don't think I will surprise anyone when I say that they're obviously getting better, even over the course of the past few months. While I don't have Mythos and $100k to spend, I have been able to query at least one new advanced unreleased model, and I also have received some surprising new "results" to questions that I've been interested in for a few years. Which brings me to the real problem: just because a model spits out an apparent new result, this does not mean the result is real . Even if models are good at producing real results, they're much better at producing results that look real but are misleading. This can be enormously frustrating, and often means that human attention is more necessary than ever. There are exceptions to this rule: for "full" attacks like HAWK, where the attack runs in a few hours (against a weaker version of the scheme), verification is extremely easy. You can just send over the code and let anyone check that it recovers keys and signs real chosen messages. For more subtle speedup attacks like the AES result, checking validity is not so easy. Here the approach is more specific: formally-verifiable Lean proofs can help here, but (even where these proofs are easy to make), such proofs are still highly sensitive to how you've formulated the theorem statement , and that often requires human experts to check. You'll probably notice that many of the exciting recent mathematical results have had this flavor: they either include a machine-checkable proof of a well-understood theorem, or (like the Jacobian conjecture) they involve finding a simple counterexample you can compute on. Alternatively, a bunch of experts spent a lot of time reviewing the result and were eventually convinced
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