Un equipo de investigadores del IFISC (CSIC-UIB) demuestra la viabilidad del esquema de Verman sobre el cifrado con clave de un solo uso haciendo servir señales caóticas

La encriptación de mensajes es un problema que ha preocupado a la humanidad desde que  empezó a comunicarse. Datos personales, información sensible, informes militares, hay infinitos motivos por los cuales no es deseable que un mensaje sea leído por terceras personas. En la era en la que vivimos, con constantes intercambios de información, poder codificar las comunicaciones de forma segura es objetivo de múltiples esfuerzos de la comunidad científica.

El ingeniero norteamericano Gilbert Vernam inventó, en 1917, un método de codificación indescifrable denominado «clave de un solo uso»: al lado del mensaje a enviar se genera una contraseña de caracteres aleatorios igual de larga que el mensaje. Combinando carácter a carácter la clave con el mensaje, este se cifra y así se consigue que una misma letra del texto original pueda estar representada por diferentes letras cada vez que aparece en el mensaje cifrado. De esta manera resulta imposible utilizar herramientas clásicas de criptoanálisis para descifrar el mensaje. No obstante, la eficacia de este método tiene un precio: cada clave tiene la longitud del mensaje, tiene que ser compartida por el receptor y, para garantizar la seguridad, sólo puede emplearse una vez. Actualmente no existen técnicas eficientes que puedan sacar provecho de la propuesta de Vernam.

Con el objetivo de mejorar este sistema, un equipo de investigadores del Instituto de Física Interdisciplinaria y Sistemas Complejos (UIB-CSIC), en colaboración con científicos de universidades belgas y griegas, han demostrado recientemente la viabilidad del esquema de Verman mediante la utilización de señales caóticas en dos artículos publicados en las revistas Journal of Lightwave Technology y Scientific Reports.

El procedimiento es el siguiente: se genera una señal caótica que reciben tanto el emisor del mensaje como el receptor. Un elemento complejo denominado chaotic responder interpreta la señal caótica y la transforma en una serie de 1 y 0. Esta secuencia se combina con el mensaje que se desea transmitir. El receptor recibe tanto el mensaje encriptado como la señal caótica, a partir del cual, y utilizando un segundo chaotic responder, podrá obtener la contraseña necesaria para descifrar el mensaje.

La novedad del método reside en el uso de señales caóticas para generar las claves; para que los dos chaotic responders interpreten la misma clave a partir de la señal caótica, tienen que estar fabricados bajo las mismas especificaciones, lo que es casi imposible de conseguir si no han sido construidos exactamente de la misma manera. Este nuevo esquema tiene multitud de ventajas: el mensaje es indescifrable para un tercero, excepto que este pueda construir un chaotic responder idéntico al empleado por el emisor y el receptor, lo que es extremadamente difícil de lograr. La velocidad de transmisión de datos solamente está limitada por la frecuencia de la señal caótica, que, en el caso de señales ópticas, puede conseguir las decenas de GHz.

La implementación de este esquema representa un cambio en la seguridad de la comunicación, tanto por el aumento significativo de la solidez del cifrado como por la alta velocidad de encriptación que permite. El método se ha probado en sistemas electrónicos y fotónicos, y abre un abanico de posibilidades para esta tecnología. 

Referencias bibliográficas 

• Argyris, Apostolos; Pikasis, Evangelos; Syvridis, Dimitris, «Gb/s One-Time-Pad Data Encryption With Synchronized Chaos-Based True Random Bit Generators», Journal of Lightwave Technology, 34, 5325-5331 (2016).
• Keuninckx, Lars; Soriano, Miguel C.; Fischer, Ingo; Mirasso, Claudio R.; Nguimdo, Romain M., and Van der Sande; Guy, «Encryption key distribution via chaos synchronization», Scientific Reports, 7, 43428 (2017).

 

Fecha de publicación: Mon Mar 13 13:44:00 CET 2017