Uso de rayos cósmicos para generar y distribuir números aleatorios y aumentar la seguridad de dispositivos y redes locales

Es probable que los métodos de seguridad de la información más avanzados se vean comprometidos por tecnologías emergentes como las computadoras cuánticas. Una de las razones por las que son vulnerables es que tanto los mensajes cifrados como las claves para descifrarlos deben enviarse del remitente al receptor.

Se propone y demuestra un nuevo método, llamado COSMOCAT, que elimina la necesidad de enviar una clave de descifrado, ya que los rayos cósmicos la transportan por nosotros, lo que significa que incluso si los mensajes son interceptados, no podrían leerse utilizando ningún enfoque teórico. COSMOCAT podría ser útil en varias aplicaciones de ancho de banda localizadas, ya que existen limitaciones en la distancia efectiva entre el emisor y el receptor.

En el campo de la tecnología de la información y las comunicaciones, existe una carrera armamentista perpetua para encontrar formas cada vez más seguras de transferir datos y formas cada vez más sofisticadas de descifrarlos. Incluso las primeras computadoras modernas eran esencialmente máquinas de descifrado de códigos utilizadas por los aliados de EE. UU. y Europa durante la Segunda Guerra Mundial. Y esta carrera está a punto de entrar en un nuevo régimen con la llegada de las computadoras cuánticas, capaces de romper las formas actuales de seguridad con facilidad. Incluso los métodos de seguridad que utilizan computadoras cuánticas pueden ser susceptibles a otros ataques cuánticos.

«Básicamente, el problema con nuestro paradigma de seguridad actual es que se basa en información cifrada y claves para descifrarla que se envían a través de una red del remitente al receptor», dijo el profesor Hiroyuki Tanaka de Muographix en la Universidad de Tokio.

«Independientemente de la forma en que se cifran los mensajes, en teoría, alguien que escucha a escondidas podría usar las claves para decodificar los mensajes seguros eventualmente. Las computadoras cuánticas solo hacen que este proceso sea más rápido. números aleatorios para encriptar información, entonces debería conducir a un sistema inmune a la intercepción. Y sucede que trabajo a menudo con una fuente capaz de generar números impredecibles verdaderamente aleatorios: rayos cósmicos del espacio exterior».

Se han probado varios generadores de números aleatorios a lo largo del tiempo, pero el problema es cómo compartir estos números aleatorios y evitar la intercepción. Los rayos cósmicos pueden tener la respuesta, ya que uno de sus subproductos, los muones, son estadísticamente aleatorios en sus tiempos de llegada al suelo. Los muones también viajan cerca de la velocidad de la luz y penetran fácilmente en la materia sólida.

Esto significa que, siempre que sepamos la distancia entre el detector del emisor y el detector del receptor, se puede calcular con precisión el tiempo necesario para que los muones viajen desde el emisor hasta el receptor. Y siempre que un par de dispositivos estén suficientemente sincronizados, el tiempo de llegada de los muones podría servir como clave secreta tanto para codificar como para decodificar un paquete de datos. Pero esta clave nunca tiene que salir del dispositivo del remitente, ya que la máquina receptora también debería tenerla automáticamente. Esto taparía el agujero de seguridad presentado por el envío de claves compartidas.

«Llamo al sistema Codificación y Transferencia Cósmica, o COSMOCAT», dijo Tanaka. «Podría usarse junto con las tecnologías de comunicaciones inalámbricas actuales, como Wi-Fi, Bluetooth, comunicación de campo cercano (NFC) y más, o en lugar de ellas. Y puede superar las velocidades posibles con los estándares actuales de Bluetooth encriptado. Sin embargo, la distancia que se puede usar en es limitado; por lo tanto, es ideal para pequeñas redes locales, por ejemplo, dentro de un edificio. Creo que COSMOCAT está listo para ser adoptado por aplicaciones comerciales».

En la actualidad, los aparatos de detección de muones son relativamente grandes y requieren más energía que otros componentes de comunicación inalámbrica local. Pero a medida que la tecnología mejore y se pueda reducir el tamaño de este aparato, pronto será posible instalar COSMOCAT en oficinas de alta seguridad, centros de datos y otras redes de área local.

El trabajo se publica en la revista iCiencia.