От карт доступа и брелоков до динамиков Bluetooth — безопасность связи между беспроводными устройствами имеет решающее значение для сохранения конфиденциальности и предотвращения краж. К сожалению, эти средства не являются надежными, и информацию о том, как взломать, клонировать и обойти эти системы, становится все легче найти.
Вот почему компьютерные инженеры из Университета Иллинойса в Чикаго изучают способы создания более защищенных устройств. В новой работе ученые Университета Иллинойса Чикаго сообщают о методе, вдохновленном квантовой физикой, для улучшения идентификации беспроводных устройств и защиты связи между устройствами. Он использует действительно случайный и уникальный цифровой отпечаток пальца для создания аппаратной системы шифрования, которая практически не поддается взлому.
Ученые под руководством Пай-Йен Чена использовали теорию из квантовой физики в математических экспериментах, чтобы определить «расходящуюся исключительную точку».
Квантовая физика описывает системы, для которых точное измерение затруднено или невозможно; квантовое состояние описывает пространство параметров или диапазон возможных измерений. Внутри этих состояний существуют исключительные точки, в которых неопределенность системы максимальна. Эти точки перспективны для криптографии — чем неопределеннее система, тем выше ее безопасность.
Чен и его коллеги разработали математический подход для определения этих исключительных точек в системе радиочастотной идентификации — технологии, используемой в карточках-ключах, брелоках и других устройствах, которые разблокируют или связываются с близлежащими датчиками. В традиционных системах RFID зашифрованные ключи хранятся в чипах памяти, которые имеют ограниченный размер и уязвимы для атак.
Группа Чена создала новые устройства RFID-блокировки и метки, которые используют алгоритм исключительной точки для создания безопасного сигнала. Поскольку каждый элемент оборудования немного отличается друг от друга из-за небольших вариаций в процессе производства, каждое RFID-устройство создает свой уникальный цифровой отпечаток пальца в свете максимальной неопределенности в исключительной точке.
Как и голос каждого человека, который слышен через аналоговые звуковые волны, их ключевая криптографическая структура делает сигнал от каждого устройства уникальным, сказал Чен.
После тысяч симуляций они не смогли найти два одинаковых цифровых отпечатка пальцев, пройдя тесты Национального института стандартов и технологий на случайность и атаки на основе машинного обучения.
«Многие ученые считали, что теорию исключительных точек невозможно надежно применить в реальном мире, но мы смогли использовать это свойство для реализации новой системы», — сказал Чен, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерного колледжа Университета Калифорнии. «В этой работе мы предложили новую схему с расходящейся исключительной точкой для значительного улучшения уникальности, случайности и надежности электромагнитной физически неклонируемой функции».
