Aprovechando claves de cifrado biológicas para seguridad inquebrantable en un mundo post-cuántico

• Para hacer las cosas seguras, es necesario adaptar claves de cifrado verdaderamente aleatorias que no puedan ser ingeniería inversa.
• Investigadores usan células T humanas para crear claves de cifrado.
• Estas claves poseen entropía máxima y hacen imposible violar el sistema.

La información digital crece a una tasa exponencial en cada sector de la sociedad moderna, incluyendo salud, agricultura, automatización, comunicación y defensa. Se predice que los datos digitales mundiales alcanzarán 35 zettabytes (o 35 billones de terabytes) para 2020.

Manejar tal cantidad enorme de datos se ha convertido en una de las tareas más difíciles en la industria de tecnología de la información. Hoy en día, oímos cada vez más sobre violaciones de datos, malware de secuestro y sistemas hackeados, incluyendo historias sobre gobiernos y empresas privadas filtrando información en manos indeseables.

Ahora, ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania han ideado una solución: han desarrollado un enfoque para crear claves de cifrado que no pueden ser clonadas ni sometidas a ingeniería inversa. El enfoque funcionaría incluso en la era post-cuántica donde las computadoras podrían ser millones de veces más rápidas que los superordenadores actuales.

Actualmente, usamos algoritmos matemáticos (funciones de un solo sentido) para cifrar datos. Estos algoritmos usan claves privadas/públicas que hacen fácil ir en una dirección, pero extremadamente difícil ir en la dirección opuesta o revertir las cosas.

La mayoría de los algoritmos de cifrado, por ejemplo, se basan en factorización prima: multiplican dos números primos grandes. Cuanto mayor sea el valor resultante, más tiempo tomará a una computadora encontrar los números primos originales, es decir, la ingeniería inversa desde el resultado se convierte en una tarea que consume tiempo y recursos.

Dado que las CPUs y GPUs se vuelven más avanzadas y las computadoras cuánticas están en el horizonte, estas técnicas de cifrado no funcionarán efectivamente en el futuro.

La solución es adaptar claves de cifrado verdaderamente aleatorias. No pueden ser sometidas a ingeniería inversa ni clonadas porque no hay ninguna fórmula o patrón en el proceso.

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

Funciones de un solo sentido biológicas

Los llamados números aleatorios generados en computadoras no son más que números pseudo-aleatorios. Para identificar cosas verdaderamente aleatorias, uno necesita volver a la naturaleza.

En este estudio, los investigadores eligieron analizar células T humanas – un subtipo de glóbulos blancos que juegan un papel crucial en la inmunidad mediada por células. Dado que no hay base matemática para los bloques de construcción básicos de todos los seres vivos, ninguna máquina puede desentrañarlos.

Los investigadores obtuvieron imágenes de un array 2D aleatorio de células T en solución, y digitalizaron la imagen creando píxeles en ella, haciendo los espacios vacíos "ceros" y los píxeles de células T "unos".

Crédito de imagen: Jennifer Mccann / Penn State

Todos los tipos de células vivas pueden mantenerse por un largo período de tiempo, y como se mueven uniformemente, pueden ser imagenadas repetidamente para formar nuevas claves de cifrado. Las claves 2D obtenidas en esta investigación poseen entropía máxima y son extremadamente difíciles de descifrar mediante cualquier ataque de fuerza bruta.

Hasta ahora, el equipo ha usado 2000 células T por clave de cifrado, lo que hace imposible violar el sistema, incluso si un adversario tiene conocimiento profundo sobre el mecanismo de generación de claves, incluyendo tasa de generación, instancia de muestreo, tipo de célula y densidad celular.

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Necesitamos algo seguro, y hasta ahora, este sistema de seguridad cifrado por células tiene el potencial de mantener nuestros datos seguros y protegidos en cualquier momento y lugar.