Bloc de notas de un solo uso reinventado para hacer imposible la copia electrónica

Los blocs de notas de un solo uso son el santo grial de la criptografía: son imposibles de descifrar, incluso en principio.

Funcionan agregando un conjunto de dígitos aleatorios a un mensaje, creando así un texto cifrado que parece aleatorio para cualquier fisgón. El receptor decodifica el mensaje quitando el mismo conjunto de dígitos aleatorios para revelar el mensaje original.

La seguridad de este proceso depende de dos factores. El primero es la aleatoriedad de los dígitos que componen el bloc de notas de una sola vez. Si esta clave es verdaderamente aleatoria, no ofrece nada que el fisgón pueda usar para descifrar el código. Aunque existen algunos peligros potenciales, los dígitos aleatorios son razonablemente sencillos de generar en estos días.

El segundo factor es la capacidad de mantener esta clave en secreto para que solo el transmisor y el receptor tengan acceso a ella. Eso es mucho más difícil de asegurar.

Comunicación digital en forma de 0 arena 1 s hace que la copia sea trivial. Siempre que se almacena un conjunto de dígitos aleatorios en una memoria electrónica, siempre existe una pequeña pero finita posibilidad de que se pueda copiar y robar rápidamente.

Hoy, Roarke Horstmeyer del Instituto de Tecnología de California en Pasadena y algunos amigos dicen que han resuelto este problema. Su solución se basa en un tipo especial de pad de un solo uso que genera una clave aleatoria a través de la complejidad de su estructura física.

En lugar de crear y almacenar el pad de un solo uso como una secuencia aleatoria de 0 arena 1 s, Horstmeyer y compañía generan una señal aleatoria al pasar luz a través de una losa de vidrio difuso que la dispersa aleatoriamente.

La seguridad del sistema depende de la complejidad física del vidrio. Horstmeyer y compañía dicen que esta complejidad significa que no hay forma de que una fisgona, Eve, copie el cristal sin que nadie se dé cuenta.

Eso elimina la necesidad de almacenar la clave electrónicamente y elimina por completo esta vulnerabilidad a la copia. Describimos un principio de comunicación cifrada que puede formar un vínculo perfectamente seguro entre dos partes sin guardar electrónicamente ninguna de sus claves, dicen.

E incluso si Eve roba el vaso, estiman que le tomaría al menos 24 horas extraer cualquier información relevante sobre su estructura.

Esta extracción solo se puede hacer pasando luz a través del vidrio a una velocidad limitada por la cantidad de calor que genera (ya que cualquier calentamiento cambia la microestructura del material). Y el tiempo que lleva esto debería dar a los propietarios tiempo suficiente para darse cuenta de lo que ha sucedido y tomar las medidas de mitigación necesarias.

El protocolo para enviar mensajes secretos entre Alice y Bob, por ejemplo, es sencillo. Para empezar, tanto Alice como Bob deben tener sus propias losas de vidrio difusor y deben reunirse físicamente para crear una clave para codificar un mensaje más tarde.

Crean esto enviando el mismo patrón aleatorio de luz a través de sus losas difusoras y luego agregando los resultados para crear una clave combinada.

Luego publican esta clave combinada y el patrón utilizado para crearla.

Para enviar un mensaje, Alice envía el patrón a través de su losa para generar su mitad de la clave y luego la agrega a su mensaje. Ahora puede enviar esto sin temor a que Eve pueda decodificarlo.

Es importante recordar que la clave aleatoria de Alice es un componente de la que está disponible públicamente. Pero Eve no puede usar la clave disponible públicamente para averiguar cuál es la clave de Alice.

Bob tiene que seguir una serie de pasos ligeramente diferentes para decodificar este texto cifrado. Primero, después de recibir el texto cifrado, lo agrega a la clave combinada disponible públicamente.

A continuación, recrea su propio componente de la clave disponible públicamente enviando el patrón disponible públicamente a través de su losa. Luego agrega esto al resultado del paso anterior para revelar el mensaje.

Mientras Alice y Bob sostengan físicamente ambas losas difusoras, Eve no puede decodificar el texto cifrado.

Por supuesto, este proceso solo se puede utilizar una vez. Pero Alice y Bob pueden generar un gran volumen de claves combinadas pasando diferentes patrones aleatorios a través de sus losas cuando se encuentran.

Horstmeyer y compañía han probado su idea utilizando un modulador de luz espacial para crear patrones aleatorios que luego pasan a través de un vidrio difusor de ópalo para generar unos 10 gigabits de aleatoriedad. Luego usaron esto para enviar mensajes perfectamente seguros, demostrando así la utilidad de la técnica.

Sin embargo, las mejoras deberían ser posibles, dicen. Por ejemplo, el equipo dice que el sistema genera una pequeña cantidad de ruido causado por la deriva natural de los dispersores en el vidrio a lo largo del tiempo. Pero eso es algo que debería ser posible solucionar con códigos de corrección de errores.

Y debería ser posible generar un terabit de aleatoriedad a partir de un solo milímetro cúbico de vidrio difuso con un equipo de mayor resolución.

E incluso aunque esto solo se puede usar una vez, las losas se pueden restablecer fácilmente calentando el vidrio para cambiar su microestructura, momento en el que Alice y Bob deben reunirse nuevamente para crear un nuevo conjunto de teclas combinadas.

Eso parece ser una mejora significativa con respecto a cualquier tipo de criptografía que almacena claves electrónicamente y, por lo tanto, es vulnerable a un ataque electrónico que puede copiar información digital perfectamente.

En comparación con una libreta grande, guardada electrónicamente, la clave [del nuevo sistema] es extremadamente difícil de copiar o modelar y puede escalar fácilmente para proporcionar terabits de aleatoriedad repetible dentro de un volumen pequeño, dicen Horstmeyer y compañía.

Tienen grandes esperanzas en este enfoque: esperamos que las propiedades convenientes de la dispersión óptica puedan resolver suficientes deficiencias prácticas de la almohadilla de un solo uso para rejuvenecer el interés en su seguridad inquebrantable, incluso en presencia de recursos informáticos infinitos.

Lo que quieren decir es que este sistema debería ser seguro incluso para atacar con futuras computadoras cuánticas.

Eso no es algo que pueda decirse sobre los códigos que se utilizan comúnmente para proteger los mensajes en la actualidad. Con las computadoras cuánticas comenzando a realizar algunos cálculos serios, cualquiera que todavía use estos códigos debe estar perdiendo una cantidad significativa de sueño.

Ref: arxiv.org/abs/1305.3886 : Bloc de notas de un solo uso protegido con llave física

esconder