Nanotechnology Now – Comunicado de prensa: Cómo los electrones que se mueven aleatoriamente pueden mejorar la ciberseguridad

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La imagen del chip electrónico fabricado que genera el número aleatorio.  El chip se carga en la configuración de medición donde la aleatoriedad de la captura/captura de electrones se convierte en salidas binarias.  CRÉDITO Nithin Abraham
La imagen del chip electrónico fabricado que genera el número aleatorio. El chip se carga en la configuración de medición donde la aleatoriedad de la captura/captura de electrones se convierte en salidas binarias. CRÉDITO Nithin Abraham

Resumen:
En octubre de 2017, el gigante tecnológico Yahoo! reveló una violación de datos que filtró información confidencial de más de 3 mil millones de cuentas de usuarios y los dejó vulnerables al robo de identidad. La empresa tuvo que obligar a todos los usuarios afectados a cambiar las contraseñas y volver a cifrar sus credenciales. En los últimos años, ha habido varios casos de brechas de seguridad que han dejado a los usuarios vulnerables.

Cómo los electrones que se mueven aleatoriamente pueden mejorar la ciberseguridad

Bangalore, India | Publicado el 27 de mayo de 2022

“Casi todo lo que hacemos en Internet está encriptado por seguridad. La fuerza de este cifrado depende de la calidad de la generación de números aleatorios”, dice Nithin Abraham, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones Eléctricas (ECE) del Instituto Indio de Ciencias (IISc). Abraham es parte de un equipo dirigido por Kausik Majumdar, profesor asociado de ECE, que ha desarrollado un generador de números aleatorios verdaderos (TRNG) sin precedentes que puede mejorar el cifrado de datos y brindar una mejor seguridad para datos digitales confidenciales, como detalles de tarjetas de crédito, contraseñas y otros datos personales. El estudio que describe este dispositivo se publicó en la revista ACS Nano.

La información cifrada solo puede ser descifrada por usuarios autorizados que tengan acceso a una «clave» criptográfica. Sin embargo, la clave debe ser impredecible y, por lo tanto, generada aleatoriamente para resistir la piratería. Las claves criptográficas generalmente se generan en computadoras que usan generadores de números pseudoaleatorios (PRNG) que se basan en fórmulas matemáticas o tablas preprogramadas para generar números que parecen aleatorios pero no lo son. Por el contrario, un TRNG extrae números aleatorios de procesos físicos inherentemente aleatorios, lo que lo hace más seguro.

En el innovador dispositivo TRNG de IISc, los números aleatorios se generan utilizando el movimiento aleatorio de electrones. Consiste en una trampa de electrones artificial construida apilando capas atómicamente delgadas de materiales como el fósforo negro y el grafeno. La corriente medida por el dispositivo aumenta cuando se captura un electrón y disminuye cuando se libera. Dado que los electrones entran y salen de la trampa al azar, la corriente medida también cambia al azar. El tiempo de este cambio determina el número aleatorio generado. “No se puede predecir exactamente cuándo entrará el electrón en la trampa. Así que hay una aleatoriedad inherente incrustada en este proceso”, explica Majumdar.

El rendimiento del dispositivo en las pruebas estándar para aplicaciones criptográficas desarrolladas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. superó las propias expectativas de Majumdar. «Cuando se me ocurrió la idea por primera vez, sabía que sería un buen generador de números aleatorios, pero no esperaba que tuviera una entropía mínima récord», dice.

La entropía mínima es un parámetro que se utiliza para medir el rendimiento de los TRNG. Su valor va de 0 (totalmente predecible) a 1 (totalmente aleatorio). El dispositivo del laboratorio de Majumdar mostró una entropía mínima récord de 0,98, una mejora significativa de los valores informados anteriormente de alrededor de 0,89. «La nuestra es, con mucho, la min-entropía más alta reportada entre los TRNG», dice Abraham.

El TRNG electrónico del equipo también es más compacto que sus contrapartes más voluminosas, que se basan en fenómenos ópticos, dice Abraham. «Debido a que nuestro dispositivo es puramente electrónico, se pueden crear millones de dispositivos de este tipo en un solo chip», agrega Majumdar. Él y su grupo planean mejorar el dispositivo haciéndolo más rápido y desarrollando un nuevo proceso de fabricación que permitiría que estos chips se produzcan en masa.

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