Biologische Encryptiesleutels Voor Onbreekbare Beveiliging In Een Post-Quantum Wereld

• Om dingen veilig te maken, is het noodzakelijk om echt willekeurige encryptiesleutels aan te passen die niet reverse-engineered kunnen worden.
• Onderzoekers gebruiken humane T-cellen om encryptiesleutels te creëren.
• Deze sleutels bezitten maximale entropie en maken het onmogelijk om het systeem te doorbreken.

Digtale informatie groeit exponentieel in elke sector van de moderne samenleving, inclusief gezondheidszorg, landbouw, automatisering, communicatie, en defensie. Wereldwijd digitaal data wordt voorspeld om 35 zettabytes (of 35 miljard terabytes) te bereiken tegen 2020.

Het hanteren van zo'n enorme hoeveelheid data is een van de meest moeilijke taken in de informatietechnologie-industrie. Tegenwoordig horen we steeds vaker over datalekken, ransomware en gehackte systemen, inclusief verhalen over overheids- en particuliere bedrijven die informatie lekken in ongewilde handen.

Nu hebben ingenieurs van Pennsylvania State University een oplossing bedacht: ze hebben een benadering ontwikkeld voor het creëren van encryptiesleutels die niet gekloond of reverse-engineered kunnen worden. De benadering zou werken zelfs in het post-quantum tijdperk waar computers miljoenen keer sneller kunnen worden dan de huidige supercomputers.

Op dit moment gebruiken we wiskundige algoritmes (eenrichtingsfuncties) om data te versleutelen. Deze algoritmes gebruiken private/publieke sleutels die het makkelijk maken om in één richting te gaan, maar extreem moeilijk om in de tegenovergestelde richting te gaan of dingen ongedaan te maken.

De meeste encryptie-algoritmes zijn bijvoorbeeld gebaseerd op priemfactorisatie: ze vermenigvuldigen twee grote priemgetallen. Hoe groter de resulterende waarde, hoe meer tijd het een computer zal kosten om de oorspronkelijke priemgetallen te vinden, nl. reverse engineering vanaf het resultaat wordt een tijd- en resource-verterende taak.

Omdat CPU's en GPU's geavanceerder worden en quantum computers op de horizon liggen, zullen deze encryptietechniques niet effectief werken in de toekomst.

De oplossing is het aanpassen van echt willekeurige encryptiesleutels. Ze kunnen niet reverse-engineered of gekloond worden omdat er geen formule of patroon in het proces zit.

Referentie: Advanced Theory and Simulations | doi:10.1002/adts.201800154 | Penn State

Biologische Eenrichtingsfuncties

De zogenaamde willekeurige getallen gegenereerd op computers zijn niets anders dan pseudo-willekeurige getallen. Om echte willekeurige dingen te identificeren, moet men teruggaan naar de natuur.

In deze studie kozen onderzoekers om humane T-cellen te analyseren – een subtype witte bloedcellen die een cruciale rol spelen in cel-gemedieerde immuniteit. Aangezien er geen wiskundige basis is voor de basisbouwstenen van alle levende dingen, kan geen machine ze ontrafelen.

Onderzoekers beeldden een willekeurige 2D-array van T-cellen in oplossing, en digitaliseerde het beeld door pixels erop te creëren, waarbij de lege ruimtes 'nullen' en de T-cel pixels 'enen' maakten.

Afbeelding credit: Jennifer Mccann / Penn State

Alle typen levende cellen kunnen lange tijd bewaard blijven, en aangezien ze uniform bewegen, kunnen ze herhaaldelijk gebeeld worden om nieuwe encryptiesleutels te vormen. De 2D-sleutels verkregen in dit onderzoek bezitten maximale entropie en zijn extreem moeilijk te ontcijferen door enige brute force aanval.

Tot nu toe heeft het team 2.000 T-cellen per encryptiesleutel gebruikt, wat het onmogelijk maakt om het systeem te doorbreken, zelfs als een adversary diepgaande kennis heeft over het sleutelgeneratiemechanisme, inclusief sleutelgeneratiesnelheid, sleutelmonstername-instantie, celtype, en celdichtheid.

Lees ook: Super-resolutie Microscopie Kan Cellen Zien In Zowel Ruimte & Tijd

We hebben iets veilig nodig, en voor zover nu, heeft dit cel-geëncrypteerde beveiligingssysteem het potentieel om onze data veilig en beveiligd te houden op elk moment en overal.