Алиса, Боб, Ева и Мэллори — невероятная жизнь криптоперсонажией

В криптографическом мире имена Алисы и Боба стали нарицательными. Эти персонажи встречаются в учебниках, научных статьях и лекциях при описании различных систем и протоколов для обмена данными. Сегодня обсудим, как появились Алиса и Боб и какую роль они играют в науке и массовой культуре.

Первые упоминания

В 1978 году была опубликована одна из знаковых работ в сфере криптографии — «A Method for Obtaining Digital Signatures and PublicKey Cryptosystems». Молодые ученые Рональд Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман предложили асимметричный алгоритм шифрования с открытым и закрытым ключом — RSA (аббревиатура содержит первые буквы фамилий авторов на латинице). Это была не первая работа ученых, но именно она обрела известность и распространение в сообществе.

Авторы выбрали необычный подход к иллюстрации работы протокола обмена данными. Если раньше для обозначения акторов использовали стандартных пользователей «А» и «Б», то коллектив RSA придал жизни академическому языку, добавив персонажей — Алису и Боба. В публикации они отправляют друг другу конфиденциальные сообщения, а также используют цифровые подписи для подтверждения подлинности документов.

Со временем персонажи только закрепились в науке. Так, в том же году математик и лауреат премии Тьюринга Михаэль Рабин опубликовал работу, посвященную обмену информацией с использованием механизма забывчивой передачи. Первое предложение статьи начиналось со слов: «У Боба и Алисы есть секрет…».

В дальнейшем Алиса и Боб стали героями множества статей и тысяч научных ситуаций. Сперва они включали в себя обмен зашифрованными сообщениями, а затем появились протоколы аутентификации, где Алиса и Боб подтверждали личности. Важное место заняли сценарии распределения ключей и применения электронных подписей, а также протоколов с нулевым разглашением, где Алиса доказывала Бобу, что знает секрет, не разглашая его.

Становление

Поворотным моментом в истории персонажей стала статья учёного в области теории вычислительных систем Мануэля Блюма «Подбрасывание монеты по телефону: протокол для решения нерешаемых задач», опубликованная в 1981 году. В ней он впервые обозначил контекст, в котором оперируют Алиса и Боб: красочно обрисовал ситуацию, представил персонажей и придал им характер. Блюм писал, что Алиса и Боб только что развелись, живут в разных городах и пытаются понять, кому достанется машина. Решить вопрос они хотят по телефону подкидыванием монетки.

Спустя три года после доклада Блюма учёный Джон Гордон произнёс знаменитую речь на Цюрихском семинаре, посвященную теории кодирования, шифрам и стандартизации. В своем выступлении спикер активно использовал персоналии Алисы и Боба. Так, Боб работал биржевым маклером и активно продавал акции спекулянтам. Алиса покупала акции у Боба, проявляя интерес к спекуляциям, но старалась скрыть это от своего мужа. Персонажи были вынуждены общаться по дорогой телефонной связи и стремились минимизировать затраты. Качество канала и регуляторы, которые постоянно прослушивали их разговоры, усложняли дело. Недоброжелатели часто звонили Алисе, представляясь Бобом, при этом Алиса ранее не слышала его голоса.

Позже Гордон назвал эту речь первым случаем, когда история персонажей была столько плотно и красочно интегрирована в доклад. Таким образом, спустя восемь лет после появления, персонажи стали тропами в криптографической сфере.

Другие герои

Вскоре у Алисы и Боба появились противники. Первой стала Ева (от английского eavesdropper — подслушивающий), которую придумал Чарльз Беннет с коллегами в 1985 году. В публикации «How to Reduce Your Enemy's Information (Extended Abstract)» Алиса и Боб столкнулись с проблемой: кажущийся безопасным канал связи стал несовершенным. При передаче данных возникали ошибки, а третья сторона — Ева — могла произвольно подменять сообщения.

В ранних публикациях моральный облик Евы никак не обрисовывался. Она просто собирала информацию и при этом не желала зла ни Алисе, ни Бобу. Но со временем Еве стали присваивать отрицательные роли — например, брошенной жены, подслушивающей разговоры своего мужа с Алисой, или, наоборот, любовницы.

Другой персонаж, Трент — своего рода нейтральная третья сторона. Например, в описании протокола Отвея — Рииса, который позволяет распределять ключи, не используя метки времени, Трент выполняет функции доверенного центра — лица, которого знают и Алиса, и Боб. В случае протокола Нидхема — Шрёдера участник Трент также играет роль сервера аутентификации.

Постепенно криптографическое сообщество изобрело целую галерею персонажей. Мэллори (malicious — злонамеренный) стал олицетворением злого атакующего. Еще один персонаж — Кэрол — появляется в качестве третьего участника соединения. Оскар, чье имя происходит от слова opponent, выступает как ещё один злоумышленник. Грейс же представляет правительственные органы, которые наблюдают за Алисой и Бобом и пытаются помешать им обмениваться сообщениями.

Культурный феномен

Один из авторов RSA, Рональд Ривест, говорил, что Алиса и Боб появились в силу его любви к произведению «Алиса в стране чудес». Персонажи сами стали героями массовой культуры ещё в девяностых. Так, в игре Game Builder Garage, которая предлагает научиться азам программирования и разработки игр, сферы-помощники носят имена Алисы и Боба. А в Remember11 один из персонажей приводит пример с Алисой и Бобом, когда объясняет принципы квантовой телепортации.

Также Алисе и Бобу посвящены множество анекдотов и даже песни рэп-исполнителей. Из более очевидного — они стали героями одной из обложек журнала Physics World и маскотом Международной конференции по информационной безопасности RSA.

Алиса и Боб появлялись в комиксах xkcd. Так, в выпуске 177 Ева утверждает, что ей не нравится роль «третьей стороны» и именно она, не Алиса, первой полюбила Боба.

В эпизоде 1323 описывается, как заставить программиста слушать любую скучную историю: достаточно рассказать её, используя персонажей Алису, Боба и Еву.

А комикс 2691 посвящён новому приложению для безопасной переписки, которое позволяет Алисам отправлять сообщения только Бобам и никому другому.

Адаптация и будущее персонажей

Алису, Боба и друзей используют специалисты из криптографической сферы по всему миру. На этом фоне некоторые учёные хотят пересмотреть и адаптировать подобные имена, чтобы они соответствовали культуре их стран. Например, один специалист из Индии для иллюстрации криптографических протоколов предложил использовать имена Сита и Рама из эпоса «Рамаяна». Среди плюсов автор инициативы отмечают, что первые буквы имен Сита и Рама совпадают со стандартными обозначениями отправителя (sender) и приемника (reciever).

Также есть мнение, что от Алисы и Боба стоит совсем отказаться. В 2015 году учёный Филипп Рогавей опубликовал статью «The Moral Character of Cryptographic Work», в которой высказал мнение, что использование персонажей увеличивает когнитивную нагрузку — за историей про Алису и Боба читателю тяжелее понять техническую сторону вопроса. Также Рогавей считает, что чрезмерное упрощение научных статей приводит к тому, что многие недооценивают значимость криптографии и воспринимают её несерьезно.

Но на утверждение Рогавея есть контраргумент. Исследователи в области нарративной психологии считают, что люди гораздо проще воспринимают какую-либо информацию, поданную как историю. Алиса и Боб оживляют сложные концепты и позволяют понять, как описываемые сценарии применяют в жизни. Поэтому Алиса, Боб и Ева не теряют актуальности и вышли далеко за пределы академической сферы.