Desde el laboratorio: tecnología de la información

¡Mata a los bots!
El software frustra a los piratas informáticos malintencionados

Contexto: Los programas informáticos maliciosos conocidos como gusanos infectan más de 30.000 equipos nuevos cada día. Sin el conocimiento de sus propietarios, las máquinas comprometidas siguen las órdenes de enviar spam, digamos, o de acceder a sitios web particulares. Si suficientes de estas llamadas máquinas zombies se ponen en contacto simultáneamente con un servidor web en particular, pueden dejarlo fuera de servicio. Los piratas informáticos profesionales han utilizado la amenaza de estos ataques distribuidos de denegación de servicio para extorsionar a las empresas. El año pasado, el director comercial de una empresa fue acusado de pagar a piratas informáticos para que utilizaran zombis para acabar con los sitios web de la competencia. Los zombies esquivan las defensas de un servidor web disfrazándose de usuarios legítimos y luego bloquean el acceso al servidor sobrecargando no solo su ancho de banda de red, sino también su CPU, memoria, espacio en disco y recursos de base de datos. Ahora, bajo la dirección de Dina Katabi, investigadores del MIT, la Universidad de Princeton y Akamai Technologies han desarrollado Kill-Bots, un medio inteligente, simple y económico de distinguir entre amigos y enemigos. A diferencia de otros productos, asigna los recursos del sistema de un servidor solo después de que se confirma que un usuario es legítimo.

Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 2005

• Ver el resto del número
• Suscribir

Métodos y resultados: Kill-Bots, una modificación de software al sistema operativo de un servidor, se activa cuando un sitio web está en peligro de verse abrumado por el tráfico. El software pide a los solicitantes que resuelvan un simple rompecabezas gráfico antes de otorgar acceso a los recursos del servidor, como el espacio de búfer. Los humanos pueden resolver estos acertijos fácilmente; los zombis no pueden hacerlo en absoluto. Las direcciones que solicitan repetidamente acceso al sitio sin resolver el rompecabezas se incluyen automáticamente en la lista negra. Cuando la carga en el servidor web disminuye, deja de emitir acertijos y acepta solicitudes de direcciones que no están en la lista negra, por lo que incluso los usuarios reales que no resolvieron el acertijo pueden obtener acceso.
En experimentos, un servidor web protegido por Kill-Bots soportó con éxito cinco veces más visitas que un servidor web desprotegido. El servidor web no solo permaneció en línea, sino que los sitios web protegidos también mantuvieron tiempos de respuesta rápidos, incluso durante el apogeo del ataque.

Por qué es importante: Se están extendiendo las preocupaciones sobre los ataques distribuidos de denegación de servicio. La mayoría de las defensas de los servidores web utilizan procedimientos de autenticación que se burlan fácilmente y dependen de contenido replicado, varias CPU y ancho de banda adicional, todo lo cual cuesta dinero. Kill-Bots es mucho más económico y se puede implementar fácilmente; no requiere cambios en los navegadores web de los usuarios y funciona con la gran cantidad de servidores web que ejecutan Linux. Aunque Kill-Bots ocasionalmente clasifica erróneamente a los usuarios legítimos como zombis, permite que los sitios web atacados permanezcan disponibles y, por lo tanto, promete mantener la Web abierta para los negocios, al tiempo que cierra el paso a ladrones y vándalos.

Fuente: Kandula, S., et al. 2005. Botz-4-Sale: sobrevivir a ataques DDoS organizados que imitan multitudes flash. Trabajo presentado en el 2º Simposio sobre Diseño e Implementación de Sistemas en Red. 2 al 4 de mayo. Boston, MA.

Destronar al transistor
Un nuevo interruptor de lógica molecular

Contexto: Los términos semiconductor y computadora se han entrelazado; Una mejor fabricación de semiconductores ha permitido el lanzamiento de chips con circuitos más pequeños y rápidos cada año. Pero en una década, la miniaturización de los transistores de silicio puede alcanzar límites físicos que impidan nuevas mejoras. Entonces, los ingenieros de Hewlett-Packard han creado un dispositivo molecular que podría ser el corazón de la computadora del futuro.

Métodos y resultados: Los circuitos propuestos por Phil Kuekes y sus colegas de HP se basan en una barra transversal: una matriz de cables metálicos cruzados separados por una sola capa de moléculas. Al igual que un transistor, una barra transversal se puede cambiar entre un estado de alta y baja conducción, lo que le permite almacenar información. Kuekes muestra cómo vincular barras transversales para que no solo puedan almacenar datos, sino también restaurar datos ruidosos y aplicar una operación lógica llamada inversión, que intercambia datos binarios. 0 s para 1 arena 1 s para 0 s. Las barras transversales se pueden vincular con otros componentes para generar toda la familia de lógica necesaria para la informática. Los investigadores aún tienen que combinar todas estas capacidades en un dispositivo informático independiente, y aún no han encontrado una manera de crear uniones moleculares que cambien de estado de manera rápida y confiable para competir con los transistores de silicio. No obstante, han proporcionado la primera demostración de que las barras transversales pueden realizar todas las funciones que pueden realizar los transistores.

Por qué es importante: Los investigadores de HP han despejado el camino hacia un chip de computadora sin transistores convencionales. El proceso utilizado para crear sus barras transversales es económico y, en principio, podría conducir a elementos lógicos incluso más pequeños que los construidos a partir de los transistores de silicio más avanzados, lo que permitiría chips de computadora más rápidos y eficientes. Pero incluso si el rendimiento y la confiabilidad de las barras transversales superan a los de los transistores, es posible que aún carezcan de la fuerza para competir con la industria de los semiconductores arraigada. En cambio, las barras transversales pueden encontrar sus primeras aplicaciones en otros lugares, en dispositivos lógicos flexibles, por ejemplo, o pantallas.

Fuente: Kuekes, P. J., D. R. Stewart y R. S. Williams. 2005. El pestillo de la barra transversal: almacenamiento, restauración e inversión de valores lógicos en circuitos de barras transversales. Revista de física aplicada 97:034301.

Silicio más brillante
Hacia dispositivos ópticos más eficientes

Contexto: El silicio es bueno para transportar electrones alrededor de chips, pero es mucho peor que la mayoría de los otros semiconductores para manipular la luz. Esta deficiencia ha mantenido a los chips ópticos, que transmiten información de manera más eficiente que los chips eléctricos, de un uso más amplio. Los nanocristales de silicio, unos pocos átomos de silicio cubiertos con una capa de óxido, emiten luz de manera más eficiente que el silicio a granel, pero los dispositivos que los incorporan se desgastan rápidamente y siguen siendo demasiado ineficientes para la mayoría de las aplicaciones. Ahora, un equipo dirigido por Harry Atwater de Caltech ha mejorado la capacidad del silicio para emitir luz, dando un impulso a una industria que busca nuevas formas de fabricar chips más rápidos.

Métodos y resultados: En un diodo emisor de luz (LED) convencional, los electrones que viajan a través de un cristal semiconductor se encuentran con los agujeros de los electrones, o espacios que dejan los electrones ausentes en el cristal, y pierden energía, que se emite en forma de luz. Pero este enfoque no funciona bien con los LED de nanocristales de silicio, donde los electrones que se mueven hacia los agujeros pueden chocar con los átomos del cristal y desplazarlos, degradando el rendimiento.
Los LED de silicio anteriores usaban electrodos separados para inyectar agujeros y electrones en nanocristales de silicio. Pero Atwater y sus colegas descubrieron cómo inyectar ambos desde un solo electrodo. En su dispositivo, una fina capa de nanocristales de silicio se asienta sobre un electrodo que alterna entre agregar electrones y agregar agujeros. Esto evita que los electrones se disparen violentamente a través del cristal y lo dañen. Además, al eliminar uno de los puntos de entrada y salida de los electrones, el grupo Caltech ha creado dispositivos que son más fáciles de fabricar y más consistentes en rendimiento.

Por qué es importante: El nuevo LED se puede construir utilizando equipo estándar que podría integrarse en una línea de fabricación de chips. Sin embargo, su rendimiento sigue siendo lo suficientemente bajo como para limitar su uso. Para mejorar la velocidad de procesamiento de los chips de silicio, el LED debería encenderse y apagarse más rápidamente; para ser útil en una pantalla, tendría que consumir menos energía. No obstante, la industria de los semiconductores tiene mucha práctica en mejorar el rendimiento de los chips de silicio. Es posible que los problemas de velocidad y potencia no permanezcan sin resolver por mucho tiempo.

Fuente: Walters, R. J., G. I. Bourianoff y H. A. Atwater. 2005. Electroluminiscencia de efecto de campo en nanocristales de silicio. Materiales de la naturaleza 4:143–146.

esconder