Criptografia com raios cósmicos é imune a qualquer ataque já imaginado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/02/2023

Além de os números serem verdadeiramente aleatórios, as duas pontas os conhecem automaticamente, sem que a chave precise trafegar pela rede.
[Imagem: Tanaka - 10.1016/j.isci.2022.105897]

Criptografia cósmica

Mesmo os métodos de última geração de segurança da informação provavelmente serão comprometidos por tecnologias emergentes, como os computadores quânticos. Uma das razões pelas quais eles são vulneráveis é que tanto as mensagens criptografadas quanto as chaves para descriptografá-las devem ser enviadas do remetente ao destinatário.

"Basicamente, o problema com nosso atual paradigma de segurança é que ele depende de informações e chaves criptografadas para descriptografá-las, sendo enviadas por uma rede do remetente ao destinatário," explica o professor Hiroyuki Tanaka, da Universidade de Tóquio. "Independentemente da forma como as mensagens são criptografadas, em teoria, alguém espionando poderia usar as chaves para eventualmente decodificar as mensagens seguras. Os computadores quânticos apenas tornam esse processo mais rápido."

Mas o professor Tanaka já tem a solução, e uma solução curiosa: Usar os raios cósmicos para eliminar a necessidade de que uma chave de descriptografia trafegue entre o remetente e o destinatário.

"Se dispensarmos essa ideia de compartilhar chaves e, em vez disso, pudermos encontrar alguma maneira de usar números aleatórios imprevisíveis para criptografar informações, isso deve levar a um sistema imune à interceptação. E acontece que eu trabalho frequentemente com uma fonte capaz de gerar números imprevisíveis verdadeiramente aleatórios: Raios cósmicos do espaço sideral," explicou o pesquisador.

Ele batizou a técnica de Cosmocat, sigla em inglês para "Codificação e Transferência Cósmica".

Já que serão os raios cósmicos que transportarão a chave de descriptografia, Tanaka garante que, mesmo que as mensagens sejam interceptadas, elas não poderão ser lidas por nenhuma técnica que já tenha sido imaginada ou prevista mesmo teoricamente.

Como a distância é limitada devido à natureza da chuva de múons que chega ao solo, a Cosmocat é mais adequada para redes em áreas pequenas. Edifícios, escritórios, centrais de dados, prédios que fazem uso de dispositivos inteligentes e até estações de carregamento de carros elétricos são algumas possíveis áreas de aplicação.
[Imagem: Tanaka - 10.1016/j.isci.2022.105897]

Segurança com raios cósmicos

A técnica Cosmocat consiste em substituir os geradores de números aleatórios atuais - que geralmente geram números apenas "pseudoaleatórios" - por um mecanismo totalmente aleatório e imprevisível.

Os raios cósmicos caem sobre nossas cabeças constantemente, chocando-se com os átomos da atmosfera e criando o que os físicos chamam de chuveiro de partículas. Uma classe dessas partículas, os múons, são estatisticamente aleatórias em seus tempos de chegada ao solo, viajam perto da velocidade da luz e penetram facilmente na matéria sólida.

Isso significa que, desde que saibamos a distância entre o detector do remetente e o detector do destinatário, o tempo necessário para os múons viajarem do emissor ao receptor pode ser calculado com precisão. Assim, garantindo que o transmissor e o receptor estejam adequadamente sincronizados, o tempo de chegada dos múons pode servir como uma chave secreta para codificar e decodificar um pacote de dados.

A vantagem é que essa chave nunca precisa sair do dispositivo do remetente, uma vez que a máquina receptora também irá detectá-la automaticamente. Isso fecha a brecha de segurança apresentada pelo envio de chaves compartilhadas.

Segurança de curta distância

Como nem tudo é perfeito, a técnica tem uma limitação: Ela só pode ser usada quando remetente e destinatário estiveram a distâncias relativamente curtas um do outro, para que compartilhem o mesmo chuveiro de partículas, que tipicamente tem a forma de um cone a partir das camadas mais altas da atmosfera. Ainda assim, o pesquisador acredita que a técnica é prática para várias situações reais.

"Ela pode ser usada junto ou no lugar das tecnologias de comunicação sem fio atuais, como Wi-Fi, Bluetooth, comunicação de campo próximo e muito mais. E pode exceder as velocidades possíveis com os padrões atuais do Bluetooth criptografado. No entanto, a distância em que ela pode ser usada é limitada; portanto, ela idealmente deve se circunscrever a pequenas redes locais, por exemplo, dentro de um edifício. Acredito que a Cosmocat está pronta para ser adotada por aplicativos comerciais," disse Tanaka.

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