Noční můra hackerů: elektronika zabezpečená chaosem
Chaos nemusí být nutně špatný. V případě programovatelných čipů může být použit k vytvoření jedinečného digitálního identifikátoru. Je to něco jako otisk prstu, jen místo vzorů na lidské kůži jsou to jedinečné fyzikální odchylky přítomné v křemíkových čipech. Tyto jemné rozdíly, často na atomární úrovni, odlišují jednotlivé čipy, i když jsou vyráběny společně. Fyzikální odchylky lze zesílit pomocí technologie zvané fyzikálně neklonovatelné funkce (PUF) a vytvořit tak podpis, který je jedinečný pro konkrétní čip.
Kombinací mnoha buněk PUF lze vytvořit náhodné číslo libovolné délky. I když je náhodný, je stále jedinečný pro konkrétní instanci čipu. Tento identifikátor navíc nemusí být v čipu uložen, protože může být vygenerován pouze v případě potřeby autentizace a okamžitě vymazán. Proto lze PUF použít na čipových kartách, ke sledování zboží v dodavatelských řetězcích a v aplikacích, kde je nezbytné mít jistotu, že nekomunikujete s podvodníkem. Výzkumný tým ze Státní univerzity v Ohiu nedávno předvedl metodu, jak používat PUF způsobem, který by zklamal i ty nejtrpělivější hackery, jak uvádí web Spectrum.
Současné PUF obsahují pouze omezený počet tajemství. Pokud je tento počet v desítkách či stovkách tisíc, nebo dokonce v milionech, může hacker s vhodnou technologií a dostatkem času zjistit všechna tajemství čipu. Tým však našel způsob, jak vyrobit obrovské množství tajemství, které by hackerům téměř znemožnilo je odhalit. Aby získali přístup k zařízení, museli by zaznamenat všechny možné kombinace, což by vyžadovalo více času, než je doba trvání vesmíru.
Za tímto účelem vytvořili výzkumníci ve svých PUF složitou síť náhodně propojených logických hradel, která vytváří „deterministický chaos“. Ve fyzice se chaosem označuje složitý systém, jehož chování je tak nepředvídatelné (kvůli velké citlivosti na malé změny), že se jeví jako náhodné. V tomto případě byla supercitlivost způsobena malými odchylkami na atomární úrovni, které se nacházejí v čipech. Tyto rozdíly exponenciálně zvyšují počet tajemství a znesnadňují jejich předvídání.
Výzkumníci ve studii testovali svůj systém pomocí útoků založených na strojovém učení, včetně metod založených na hlubokém učení a útoků založených na modelech, ale tyto útoky systém nenarušily. PUF však mohou být po určité době nestabilní a citlivé na teplotu. Klíčem je tedy nechat chaos na čipu běžet jen přiměřeně dlouhou dobu. Vědci dokonce zjistili, v jakém časovém okamžiku je systém zároveň nejjedinečnější a nejspolehlivější, než se stane zcela chaotickým.
Výzkumníci chtějí svou technologii komercializovat. Stále však mají několik otázek, na které musí odpovědět. Nejdůležitější z nich je, jak vypočítat množství informací v těchto systémech. V tak širokém měřítku entropii ještě nikdo nevypočítal. Stále je třeba provádět testy v různých prostředích a nalézt lepší strategie pro zmírnění chyb.
Zdroj: spectrum.ieee.org