Chaves de Criptografia Biológicas para Segurança Inquebrável na Era Pós-Quântica

A informação digital cresce exponencialmente em todos os setores da sociedade moderna, incluindo saúde, agricultura, automação, comunicação e defesa. Prevê-se que os dados digitais mundiais atinjam 35 zettabytes (ou 35 bilhões de terabytes) até 2020.

O Desafio da Criptografia Atual

Lidar com tal quantidade enorme de dados tornou-se uma das tarefas mais difíceis na indústria de TI. Hoje, ouvimos cada vez mais sobre vazamentos de dados, malware de resgate e sistemas hackeados, incluindo histórias sobre governos e empresas privadas vazando informações para mãos inescrupulosas.

Agora, engenheiros da Universidade Estadual da Pensilvânia desenvolveram uma abordagem para criar chaves de criptografia que não podem ser clonadas ou engenheiradas reversamente. A abordagem funcionaria mesmo na era pós-quântica, onde computadores poderiam ser milhões de vezes mais rápidos que os supercomputadores atuais.

Atualmente, usamos algoritmos matemáticos (funções unidirecionais) para criptografar dados. Esses algoritmos usam chaves públicas/privadas que tornam fácil ir em uma direção, mas extremamente difícil reverter o processo.

A maioria dos algoritmos de criptografia, por exemplo, baseia-se em fatoração prima: multiplicam dois grandes números primos. Quanto maior o valor resultante, mais tempo levará para um computador encontrar os números primos originais, ou seja, a engenharia reversa a partir do resultado torna-se uma tarefa que consome tempo e recursos.

Como CPUs e GPUs estão ficando mais avançadas e computadores quânticos estão no horizonte, essas técnicas de criptografia não funcionarão efetivamente no futuro.

A solução é adotar chaves de criptografia verdadeiramente aleatórias. Elas não podem ser engenheiradas reversamente ou clonadas porque não existe fórmula ou padrão no processo.

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

Funções Unidirecionais Biológicas

Os chamados números aleatórios gerados em computadores nada mais são do que pseudo-aleatórios. Para identificar coisas verdadeiramente aleatórias, é preciso voltar à natureza.

Neste estudo, os pesquisadores escolheram analisar células T humanas — um subtipo de glóbulos brancos que desempenham papel crucial na imunidade mediada por células. Como não há base matemática para os blocos de construção básicos de todos os seres vivos, nenhuma máquina pode desvendá-los.

Os pesquisadores capturaram a imagem de um array 2D aleatório de células T em solução e digitalizaram a imagem criando pixels, tornando os espaços vazios 'zeros' e os pixels de células T 'uns'.

Crédito da imagem: Jennifer Mccann / Penn State

Todos os tipos de células vivas podem ser mantidos por longos períodos e, como se movem uniformemente, podem ser capturados repetidamente para formar novas chaves de criptografia. As chaves 2D obtidas nesta pesquisa possuem entropia máxima e são extremamente difíceis de decifrar através de qualquer ataque de força bruta.

Até agora, a equipe usou 2.000 células T por chave de criptografia, o que torna impossível violar o sistema, mesmo que um adversário tenha conhecimento aprofundado sobre o mecanismo de geração da chave, incluindo taxa de geração, instância de amostragem, tipo de célula e densidade celular.

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Precisamos de algo seguro e, até agora, este sistema de segurança criptografado por células tem potencial para manter nossos dados seguros a qualquer hora e em qualquer lugar.