Gusanos de seda para generar claves criptográficamente seguras

En corea del Sur están recurriendo a gusanos de seda para desarrollar un sistema de seguridad digital inviolable y absolutamente seguro para el medio ambiente.

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Redactora Jefe de Escudo Digital

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Gusanos de seda y claves seguras
Gusanos de seda y claves seguras

Una investigación realizada por investigadores  del  Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST) revela que la seda natural puede convertirse en el futuro de la criptografía. Han desarrollado una tecnología a partir de los gusanos de seda, que al contrario que el blockchain, es absolutamente segura con el medio ambiente. La sostenibilidad está asegurada. 

Según el estudio de la Universidad, los sistemas digitales convencionales son vulnerables a ataques maliciosos, pero si incorporamos ciertos componentes como la seda que no son susceptibles de ser copiados físicamente, se reduce la vulnerabilidad y aumenta la seguridad digital. 

Estamos hablando de la primera función física natural no clonable, o PUF que es cien por cien segura con el medio ambiente. Un PUF es una entidad física que está incorporada en una estructura física y es fácil de evaluar pero difícil de predecir. Todos los PUF están sujetos a variaciones ambientales, como temperatura, tensión de alimentación e interferencias electromagnéticas, que pueden afectar a su rendimiento.

Por lo tanto, en lugar de ser simplemente aleatorio, el poder real de un PUF es su capacidad de ser diferente entre dispositivos, pero al mismo tiempo ser el mismo en diferentes condiciones ambientales.  

El nuevo PUF aprovecha la difracción de la luz a través de microagujeros naturales en la seda nativa para crear una clave digital segura y única para futuras soluciones de seguridad.

Según un comunicado difundido por la universidad, que combina los razonamientos científicos con cuestiones éticas en los razonamientos de su finalidad, el aumento global del consumismo viene con su propia cuota de problemas: productos falsificados y ciberataques.

Aunque los sistemas de seguridad digital nos ayudan a combatir muchos de estos efectos adversos, miles de brechas de seguridad tienen lugar cada año. Y la mejor forma de abordar este problema es con el uso de componentes físicos absolutamente únicos que no pueden ser duplicados o clonados. 

Estamos ante el primer PUF absolutamente natural. Mediante el uso de fibras de seda nativas obtenidas del gusanos de seda domesticados, el equipo de investigadores creó etiquetas basadas en PUF que se usar para diseñar un módulo PUF l (LOPPUF) portátil, óptico (basado en luz) y sin lentes. 

“Cuando un rayo de luz golpea las fibras de seda desordenadas de una densidad óptima, hace que la luz sufra un proceso de difracción.  Las nanoestructuras en microfibras individuales mejoran significativamente  el contraste de la intensidad de la luz entre el fondo y los puntos focales y todo gracias a la fuerte dispersión" han señalado los investigadores en un artículo publicado en Nature Communications.
 

"La luz difractada es luego capturada por un sensor de imagen. Ya que el patrón de los microagujeros está hecho de forma natural, es único y da lugar a un patrón único de luz (...) Estas características ópticas novedosas podrían implementar fácilmente el módulo de un PUF óptico sin lentes colocando una tarjeta de identificación de seda en el sensor de imagen", explica el profesor Young Min Song, autor principal y profesor del Instituto Gwangju de Ciencia y Tecnología.

Para lograr la intensidad y el contraste deseados, los investigadores optimizaron experimentalmente la distancia entre el PUF basado en seda y el sensor de imagen. Eg grupo de trabajó incorporó un  espejo reflector de luz y tres diodos emisores de luz tricolor entre otros componentes.

El tiempo promedio requerido para "falsificar" la autenticación fue aproximadamente 5× 1041 años, por lo que el módulo LOP-PUF es prácticamente inviolable

infografia gusanos de seda cripto
Infografía del GIST

A través de una serie de intervenciones, el equipo de investigación procesó los patrones de luz capturados y los convirtió a un formato digital (cadenas de 0 y 1).
Los resultados fueron sorprendentes: el tiempo promedio requerido para "falsificar" la autenticación fue aproximadamente 5×1041 años, por lo que el módulo LOP-PUF es prácticamente inviolable. Además, el novedoso dispositivo de seguridad permitía el "cifrado digital" o la conversión de la información en un código, para evitar el acceso no autorizado.

“El dispositivo de seguridad digital que diseñamos es de bajo costo, portátil, ecológico y libre de pre o postprocesamiento. Tampoco requiere una fuente coherente de luz o un sistema de lentes voluminosos. Las ventajas de este sistema son múltiples”  ha manifestado  el Prof. Song.

El equipo optimizó su diseño LOP-PUF agregando algunos ajustes. Por ejemplo, un ventilador de refrigeración. se agregó para reducir el "ruido térmico" o la perturbación causada.

El Prof. Song reflexiona: “Hasta donde sabemos, este es el primer módulo PUF diseñado con seda, un biomaterial naturalmente abundante. Significa que no necesitamos invertir tiempo en desarrollar llaves de seguridad complicadas, la naturaleza ya lo ha hecho por nosotros”.

 La luz difractada capturada es única, "da lugar a un patrón de luz único", que posteriormente se convierte a un formato digital y se alimenta al sistema como entrada, resume el  autor del estudio, Young Min Song.

La historia de la sericultura, o crianza del gusano de la especie Bombyx mori, se remonta según la leyenda al año 2500 antes de Cristo, cuando un emperador llamado Huang Ti inquirió qué era lo que estaba comiéndose las hojas de su planta de morera. Fue su esposa quien dio la respuesta. Unos gusanos blancos productores de suaves y brillantes capullos que se descomponían en un resistente filamento al ser sumergidos en agua.  A lo largo de la historia ha tenido múltiples usos, trajes para los emperadores, ropa, medias y paracaídas. Nunca se sospechó que pudiera llegar a usarse para la criptografía.