El primer sistema de comunicaciones encubiertas del mundo con camuflaje garantizado

El mundo de la criptografía ha experimentado una revolución silenciosa en los últimos años. Eso se debe en gran parte al advenimiento de técnicas que explotan las leyes de la mecánica cuántica para enviar mensajes con perfecta privacidad. La llamada criptografía cuántica asegura que un fisgón no pueda decodificar un mensaje bajo la garantía de las leyes de la física.

Pero a veces la privacidad perfecta no es suficiente. A veces, el conocimiento de que se ha enviado un mensaje es todo lo que necesita un adversario. Entonces surge la pregunta de cómo ocultar un mensaje para que un fisgón no pueda saber si se ha enviado o no.

La disciplina, conocida como esteganografía o comunicación encubierta, es tan antigua como su prima criptográfica pero ha recibido mucha menos atención en los últimos años. Pero eso cambia hoy gracias al trabajo de Boulat Bash en la Universidad de Massachusetts en Amherst y algunos amigos que han descubierto cómo camuflar los mensajes de una manera que está garantizada matemáticamente.

Y han puesto en práctica sus ideas con una demostración de prueba de principio. Hemos construido el primer sistema operativo que proporciona comunicación encubierta matemáticamente probada a través de un canal físico, dicen.

La técnica es relativamente sencilla y se basa en un método de comunicación conocido como modulación de posición de pulso. Esto divide cada segundo (u otra unidad de tiempo) en una serie de bandas de tiempo, cada una de las cuales corresponde a un símbolo. Alice envía un mensaje a Bob transmitiendo pulsos durante las bandas que corresponden al símbolo requerido, que Bob luego busca en el orden en que los recibe.

Hay una advertencia importante, por supuesto. Este sistema requiere que el remitente y el receptor estén de acuerdo en la estructura de la banda y los símbolos a los que se refieren. Y esto debe hacerse de antemano en secreto.

Esto permite que Alice y Bob envíen mensajes cifrados (cuya longitud depende de la longitud de la información compartida de antemano).

La pregunta es cómo ocultar esta información. Y la respuesta está a la vista. Bash y compañía asumen que el mensaje se envía mediante fotones y que el entorno proporciona una cierta cantidad de ruido contra el que se camufla su señal. Por ejemplo, asumen que los detectores de fotones no son perfectos y, por lo tanto, siempre producen un cierto número de recuentos oscuros en los que registran un fotón sin recibir uno.

El enfoque de Bash y compañía está en calcular la cantidad de fotones de señalización que se pueden enviar en este entorno ruidoso mientras se garantiza que un fisgón no pueda distinguirlos del fondo. Esto es posible porque el observador (Willie, como lo llaman Bash y compañía) no sabe cuándo se envían los pulsos de señalización y siempre detecta fotones ruidosos adicionales que confunden aún más las cosas.

El gran avance consiste en demostrar que el mensaje siempre se puede camuflar con una probabilidad arbitraria de detección, siempre que el ruido esté dentro de ciertos límites. Bash y compañía muestran que esto es cierto incluso cuando Willie recolecta todos los fotones que Bob no recibe.

En otras palabras, Alice y Bob pueden elegir el secreto de su mensaje de antemano. Y aunque no pueden elegir el secreto perfecto, pueden acercarse tanto como quieran. Por lo tanto, Alice y Bob pueden elegir una tasa de bits más baja para los mensajes para los que desean una menor probabilidad de detección.

Para demostrar la viabilidad de su esquema, Bash y compañía han construido y probado un prototipo que envía mensajes a través de una fibra óptica. Alice transmite los pulsos y un divisor de haz en el otro extremo asegura que Willie recolecte todos los fotones que no viajan a Bob.

Y el experimento funciona bien. Demostramos que la comunicación óptica demostrablemente encubierta es prácticamente alcanzable, dicen Bash y compañía.

Eso debería tener algunas aplicaciones interesantes. Pero quién podría estar interesado en tales comunicaciones encubiertas, Bash y compañía no lo dicen. Sugerencias por favor en la sección de comentarios.

Ref: arxiv.org/abs/1404.7347 : Comunicación óptica encubierta

esconder