LT#9 非線形な物理現象に基づく真性乱数生成器の構築と、暗号学的エントロピー密度の定量的評価について

副題: うちの金魚

Transcript

1. 非線形な物理現象に 基づく真性乱数生成 器の構築と、暗号学 的エントロピー密度 の定量的評価につい @sakopon
2. 「うちの金魚」 @sakopon
3. 自己紹介 # ID - sakopon # お仕事 - WebBE エンジニア # 趣味 - ミニ四駆 - スト６（ダルシム） - 金魚を見続けている人を見ること
4. なぜ人(妻)は金魚を見続けるのか
5. 聞いてみた（ダイジェスト） - かわいい、癒し - 「目で語ってるんだよ、金魚は。」 - 「呼ぶと来るんだよ。」 - 「餌じゃない？」「餌じゃない。」 - １秒たりとも同じ動きをしない
6. ( ´_> )
7. 気になった一言 - 「目で語ってるんだよ、金魚は。」 - １秒たりとも同じ動きをしない
8. 金魚の次の動きを、 完全に予測することは不可能
9. この予測不可能な複雑さ は、 セキュリティや暗号の世界で極めて価値 を持つ「真性乱数」の元となるのでは？
10. 作ってみた
11. 使った機材 - カメラ（JeVois A33） - 抽出：水槽全体の画像を撮影 - Jetson Nano A02 - 変換：金魚座標を検出、 ハッシュ化＆真正乱数列へ変換/蓄積 - M5stack cardputer - 監視：処理内容監視のための データ受信・表示
12. 金魚座標が取得できた timestamp,x,y,area 1787267322.233913,376,458,22512.0 1787267327.4989216,343,216,1334.5 1787267327.5778718,344,217,1286.5 1787267327.7361047,327,224,1145.0 1787267327.812753,322,226,1026.5 1787267328.1923497,271,158,1008.5 1787267328.2747183,269,163,1070.5 1787267328.3566477,270,178,1737.5 1787267328.4349322,270,182,1674.0
13. 問題発生！！
14. 「金魚、寝る」
15. うちの金魚をゴーストダビング 結論：AI金魚データでつなぐ。 金魚の軌跡の座標データはある → AI金魚生成 → 完成
16. AI金魚でフェールオーバー
17. 監視もそれっぽく
18. いざ評価！
19. 評価方法 - NIST SP 800-22 - 「ランダムらしさ」を検証・評価 - NIST SP 800-90B - 予測不可能なランダムさ（エントロピー 密度）を検証・評価
20. 評価結果 （…なんか低かったので割愛）
21. 原因 金魚が移動する際、 次の座標は隣り合った座標であり、 乱数の観点では偏りとなってしまう
22. 原因 金魚はワープしない
23. 対策 ワープする金魚を用意
24. （ChatGPTに相談）
25. 対策 Cloudflareに 答えがありました
26. 要約 出典：https://www.cloudflare.com/ja-jp/learning/ssl/lava-lamp-encryption/ Cloudflareは、本社ロビーに並べた100個のラバラ ンプをカメラで定期的に撮影し、その画像をピクセル ごとの数値データに変換しています。 ワックスの動きは完全に不規則で予測不可能なた め、そのデジタル画像データは強力な暗号鍵を生 成するための「真の乱数」の元（開始点）として利用 されます。
27. ラバランプ？ 熱対流によって、内部の液体が上下するおしゃれなアレ
28. Cloudflareのラバランプ
29. つまり、、 生き物あるいは物理現象の 予測不可能な動きを、カオス 的・非線形なエントロピー源 として利用している
30. 真・対策：ラバランプ型に移行 金魚の座標 金魚のみ 金魚の座標 水面の揺らぎ 光のゆらめき エアーの動き 金魚 + 水槽全体
31. いざ再評価！
32. 評価 # SP 800-22 - 実金魚は検査通過率98.80%の大規模テストをクリア # SP 800-90B エントロピー評価（予測不可能な情報割合） - 実金魚：7.500993 bits/sample（約93.76%） - AI金魚：7.116237 bits/sample（約88.95%） 実金魚のほうがちゃんとエントロピー密度が高かった
33. その他トピックス - AI金魚のほうが優秀な項目があった - ラバランプ型前後比較では、ラバランプ型の ほうがスコアが高かった - うちの金魚は昼間に寝てる - 昼はAI金魚の活動履歴が多かった
34. 小話：うちの金魚鍵 折角なので、実金魚データから 「SSH ed25519」鍵を生成してみまし たが、 公開鍵・秘密鍵に愛着がわく日がくる とは思いもしませんでした。
35. 「うちの金魚」 でした。 @sakopon