211service.com
Pierwszy na świecie system tajnej komunikacji z gwarantowanym kamuflażem
Świat kryptografii przeszedł w ostatnich latach cichą rewolucję. Wynika to głównie z pojawienia się technik wykorzystujących prawa mechaniki kwantowej do wysyłania wiadomości z zachowaniem pełnej prywatności. Tak zwana kryptografia kwantowa zapewnia, że podsłuchujący nie może odszyfrować wiadomości na mocy praw fizyki.
Ale czasami idealna prywatność nie wystarczy. Czasami wiedza, że wiadomość została wysłana, jest wszystkim, czego potrzebuje przeciwnik. Powstaje więc pytanie, jak ukryć wiadomość, aby podsłuchujący nie mógł stwierdzić, czy została wysłana, czy nie.
Dyscyplina, znana jako steganografia lub tajna komunikacja, jest tak stara jak jej kryptograficzny kuzyn, ale w ostatnich latach poświęca się dużo mniej uwagi. Ale to się dziś zmienia dzięki pracy Boulata Basha z University of Massachusetts w Amherst i kilku kumplom, którzy opracowali, jak zakamuflować wiadomości w sposób gwarantowany matematycznie.
I wprowadzili swoje pomysły w życie, demonstrując słuszność zasad. Mówią, że zbudowaliśmy pierwszy system operacyjny, który zapewnia matematycznie sprawdzoną tajną komunikację przez fizyczny kanał.
Technika jest stosunkowo prosta i opiera się na metodzie komunikacji znanej jako modulacja położenia impulsu. Dzieli to każdą sekundę (lub inną jednostkę czasu) na pewną liczbę pasm czasowych, z których każde odpowiada symbolowi. Alicja wysyła wiadomość do Boba, przesyłając impulsy podczas pasm, które odpowiadają wymaganemu symbolowi, które Bob następnie sprawdza w kolejności, w jakiej je otrzymuje.
Jest oczywiście ważne zastrzeżenie. System ten wymaga od nadawcy i odbiorcy uzgodnienia struktury pasma i symboli, do których się odnoszą. A to musi być zrobione wcześniej w tajemnicy.
Dzięki temu Alicja i Bob mogą wysyłać zaszyfrowane wiadomości (których długość zależy od długości informacji udostępnionych z wyprzedzeniem).
Pytanie brzmi, jak ukryć te informacje. A odpowiedź jest na pierwszy rzut oka. Bash i spółka zakładają, że wiadomość jest wysyłana za pomocą fotonów i że otoczenie dostarcza pewną ilość szumu, przed którym ich sygnał jest zakamuflowany. Na przykład zakładają, że detektory fotonów nie są doskonałe, a więc zawsze wytwarzają określoną liczbę zliczeń ciemności, w których rejestrują foton bez jego odbierania.
Bash i spółka skupiają się na obliczeniu liczby fotonów sygnalizacyjnych, które można wysłać w tym hałaśliwym środowisku, jednocześnie gwarantując, że podsłuchujący nie będzie w stanie odróżnić ich od tła. Jest to możliwe, ponieważ obserwator (Willie, jak nazywają go Bash i współpracownicy) nie wie, kiedy wysyłane są impulsy sygnalizacyjne i zawsze wykrywa dodatkowe zaszumione fotony, które jeszcze bardziej mylą sprawy.
Przełomem jest pokazanie, że wiadomość zawsze można zakamuflować z dowolnym prawdopodobieństwem wykrycia, pod warunkiem, że hałas mieści się w określonych granicach. Bash i spółka pokazują, że to prawda, nawet jeśli Willie zbiera wszystkie fotony, których Bob nie otrzymuje.
Innymi słowy, Alicja i Bob mogą z góry wybrać tajność swojej wiadomości. I chociaż nie mogą wybrać idealnej tajemnicy, mogą zbliżyć się do niej tak blisko, jak im się podoba. Tak więc Alicja i Bob mogą wybrać niższą szybkość transmisji dla wiadomości, dla których chcą mieć mniejszą szansę na wykrycie.
Aby udowodnić wykonalność swojego planu, Bash i spółka zbudowali i przetestowali prototyp, który wysyła wiadomości za pośrednictwem światłowodu. Alice przesyła impulsy, a rozdzielacz wiązki na drugim końcu zapewnia, że Willie zbierze wszystkie fotony, które nie docierają do Boba.
A eksperyment działa dobrze. Wykazaliśmy, że ukryta komunikacja optyczna jest praktycznie możliwa do osiągnięcia, powiedzmy Bash i spółka.
To powinno mieć kilka ciekawych zastosowań. Ale kto może być zainteresowany taką tajną komunikacją, Bash i spółka nie mówią. Sugestie proszę w sekcji komentarzy.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1404.7347 : Ukryta komunikacja optyczna