Кибербезопасность полностью зависит от способности компьютера создавать столь сложный код, который другие компьютеры неспособны взломать в течение неопределённо длительного времени, так как их вычислительная мощность для этого слишком мала. Но поскольку при взломе сложных кодов применяются всё более мощные компьютеры, нам могут понадобиться принципиально новые подходы к цифровой безопасности, особенно когда учёные научатся создавать функциональные и мощные квантовые компьютеры.

Инженеры Университета штата Пенсильвания заявляют, что они нашли способ разработки ключей шифрования, которые не могут быть подвергнуты обратному расчёту. Такие ключи шифрования создаются путём отслеживания случайного перемещения тысяч биологических клеток и превращения постоянно меняющихся случайным образом данных в ключи.

По мнению исследователей, преимущество превращения биологической активности в ключ безопасности состоит в том, что этот алгоритм более случайный, чем любой другой, созданный компьютером. Это значительно усложняет для хакерского компьютера любого типа обратный расчёт ключа.

«Поскольку нет никакой математической основы для многих биологических процессов, ни один компьютер не в состоянии распутать такие ключи шифрования», — сказал исследователь Саптарши Дас в пресс-релизе, опубликованном Университетом штата Пенсильвания.

Ученые фотографировали очень мобильные Т-клетки, которые принадлежат иммунной системе животных. В данном случае учёные использовали клетки человека, так как они живут в лабораторных условиях дольше. Получив серию снимков перемещающихся Т-клеток, они преобразовывали каждую фотографию в детальное чёрно-белое изображение, в котором каждый пиксель принимал одно из значений двоичного кода (1 или 0) в зависимости от того, имелась ли Т-клетка в какой-то данной точке. Затем они объединили эту серию преобразованных изображений, создав, таким образом, высокозащищённый ключ шифрования.

Даже если бы потенциальный хакер знал точный тип и количество используемых клеток, скорость, с которой фотографировался массив клеток, и все остальные детали экспериментальной установки, ему было бы трудно предсказать направления, в которых каждая клетка перемещалась в течение долгого времени.

Движущиеся частицы

Именно эта внутренняя непредсказуемость делает криптографию на основе биологии настолько трудной для взлома.

По мере появления квантовых компьютеров, современные системы безопасности, основанные на сложных математических задачах — сложных для классических компьютеров, но не для квантовой технологии — станут лёгкой добычей взломщика. Для квантового компьютера взломать применяющиеся сейчас методы криптографии было бы похоже на помощь взрослого второкласснику, чтобы тот смог справиться с домашним заданием по математике.

Вот почему это исследование так важно — оно передаёт задачу создания сложного случайного ключа безопасности из рук компьютеров в руки биологических систем, и взломать его будет не под силу даже будущим квантовым компьютерам.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Theory and Simulation.