Od pristupnih kartica i privezaka do Bluetooth zvučnika, bezbednost komunikacije između bežičnih uređaja je ključna za očuvanje privatnosti i sprečavanje krađe. Nažalost, ovi alati nisu sigurni i informacije o tome kako hakovati, klonirati i zaobići ove sisteme postaje sve lakše pronaći.
Zato kompjuterski inženjeri na Univerzitetu Ilinois u Čikagu istražuju načine za stvaranje sigurnijih uređaja. U novom radu, naučnici UIC-a izvještavaju o metodi inspirisanoj kvantnom fizikom za poboljšanje identifikacije bežičnog uređaja i zaštitu komunikacije između uređaja. Koristi zaista nasumičan i jedinstven digitalni otisak prsta za kreiranje hardverskog sistema šifrovanja koji je praktično neraskidiv.
Naučnici, predvođeni Pai-Ien Chenom, koristili su teoriju iz kvantne fizike u eksperimentima zasnovanim na matematici da identifikuju „divergentnu izuzetnu tačku“.
Kvantna fizika opisuje sisteme za koje je precizno merenje teško ili nemoguće; kvantno stanje opisuje prostor parametara ili opseg mogućih merenja. Unutar ovih stanja postoje izuzetne tačke u kojima je neizvesnost sistema na svom maksimumu. Ove tačke su obećavajuće za kriptografiju — što je sistem nesigurniji, to je bezbedniji.
Čen i njegove kolege su smislili matematički pristup za identifikaciju ovih izuzetnih tačaka u sistemu za identifikaciju radio frekvencija – tehnologiju koju koriste kartice za ključeve, fobovi i drugi uređaji koji otključavaju ili komuniciraju sa obližnjim senzorima. U tradicionalnim RFID sistemima, šifrovani ključevi se čuvaju unutar memorijskih čipova, koji su ograničeni po veličini i podložni napadima.
Čenova grupa je kreirala nove RFID uređaje za zaključavanje i označavanje koji koriste izuzetan algoritam tačke za kreiranje bezbednog signala. Pošto je svaki komad hardvera malo drugačiji zbog malih varijacija tokom procesa proizvodnje, svaki RFID uređaj proizvodi svoj jedinstveni digitalni otisak prsta u svetlu maksimalne nesigurnosti u izuzetnoj tački.
Kao i glas svakog pojedinca – koji se čuje preko analognih zvučnih talasa – njihova ključna kriptografska struktura čini signal sa svakog uređaja jedinstvenim, rekao je Čen.
Nakon hiljada simulacija, nisu mogli da pronađu dva identična digitalna otiska prsta, prolazeći testove slučajnosti Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju i napade zasnovane na mašinskom učenju.
„Mnogi naučnici su mislili da bi teoriju izuzetnih tačaka bilo nemoguće pouzdano primeniti u stvarnom svetu, ali mi smo uspeli da iskoristimo takvo svojstvo za implementaciju novog sistema“, rekao je Čen, vanredni profesor elektrotehnike i računarstva na UIC-u. Fakultet inženjerskih nauka. „U ovom radu predložili smo novo kolo sa divergentnom izuzetnom tačkom kako bismo značajno poboljšali jedinstvenost, slučajnost i robusnost elektromagnetne fizički neklonirane funkcije.“
„Ova lagana i robusna analogna PUF struktura može dovesti do raznih nepredviđenih hartija od vrednosti i aplikacija protiv falsifikovanja u radio-frekventnim otiskama prstiju i bežičnim komunikacijama“, pišu autori.
Čen je rekao da je tehnologija takođe niska cena i veoma raznovrsna, zbog čega bi mogla biti posebno korisna za proizvode, kao što su kartice sa ključevima i uređaji za komunikaciju u bliskom polju, koji su masovno proizvedeni i podložniji hakovanju.
„Jednostavno smo koristili standardni proces proizvodnje štampanih ploča, pogodan za jeftinu i masovnu proizvodnju. Poboljšana bezbednost leži u pažljivom dizajniranju radio-frekventnog kola da radi oko izuzetne tačke, što smo demonstrirali pomoću bežičnog sistema za identifikaciju,“ Čen rekao.
„Spektralna osetljivost u blizini izuzetnih tačaka kao resurs za hardversko šifrovanje“ objavljena je u Nature Communications.
