noviembre 27, 2021

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La teoría especial de la relatividad de Einstein puede crear cajeros automáticos impenetrables

La relatividad especial podría abrir la puerta a cajeros automáticos ultraseguros.

Imágenes de Nadla / Getty

Es lunes por la mañana y te diriges a tomar un espresso en un café de la esquina. Al entrar, se topa con el temido letrero de «solo efectivo». “No hay problema”, piensas mientras te diriges al cajero automático más cercano. Alcanza la máquina, desliza su tarjeta de débito, inserta el chip gastado y coloca sus manos en pequeños escudos mientras ingresa su PIN secreto.

Sin embargo, en el proceso, los ladrones astutos pueden haber pasado por alto sus modestas medidas de seguridad. Es posible que hayan pirateado preventivamente el cajero automático para recopilar su código. Para retirar dinero para el café, me arriesgué a que me robaran.

¿Podría haber una forma más segura de hacer esto? Un equipo de investigadores de Canadá y Suiza está decidido a averiguarlo. que ellos Publicar un gráfico en Nature A principios de este mes, detalló un cajero automático súper seguro que reinventaría por completo el sistema.

«Asumir que se confía en el dispositivo cuando se hace algo relacionado con la identificación es algo problemático, al menos en el nivel más básico», dijo Sebastien Designol, físico de la Universidad de Ginebra y coautor del estudio.

“Abandonar todas las suposiciones” es el mantra al que él y sus colegas investigadores se han adherido al crear un mecanismo de devolución de efectivo más seguro.

Al solidificar su idea descabellada con la teoría de la relatividad especial del físico Albert Einstein, propusieron reemplazar el sistema PIN con lo que se llama una prueba de conocimiento cero.

Así es como funciona.

Evidencia en la práctica

¿Recuerdas los juegos mentales? Las pruebas de conocimiento cero son como una versión madura de tales juegos mentales. En criptografía, que es el estudio de la comunicación segura, es un método mediante el cual la parte A demuestra a la parte B que sabe algo. El problema es que la Parte A, el validador, no puede revelar información que conoce a la Parte B, el validador.

Pero hay una manera de que el partido A evite la advertencia.

Digamos que tienes un amigo llamado Jones que solo puede ver en blanco y negro, pero tú puedes ver en color. Su objetivo es demostrarle a Jones que, de hecho, puede ver el color. Si usara una prueba sin conocimiento, podría suceder algo como esto:

Jones tiene una tarjeta roja y una azul frente a usted. Luego, a sus espaldas, lo intercambia o no. Volviéndolos a poner frente a ti, pregunta: «¿Los has cambiado?»

El juego se puede repetir cien veces y siempre obtendrás la respuesta correcta porque puedes ver los colores. Después de muchas iteraciones, Jones finalmente dijo: «Bueno, te creo. Puedes ver el color». En ese momento, le mostró su capacidad para identificar colores sin revelar los colores que ve.

Designolle explicó: «En nuestro estudio, la clave son tres colores para un gráfico».

Albert Einstein

La teoría especial de la relatividad de Albert Einstein podría obtener una nueva aplicación práctica.

Bettmann a través de Getty Images

Hay algo de conocimiento detrás de esta idea. Tres colores es un Un problema matemático difícil conocido que los teóricos han estudiado durante años. Surge la pregunta: ¿Cómo coloreas un enorme mapa de formas en tres colores para que nunca toquen los mismos colores?

Esto no será como los mapas del mundo a los que estamos acostumbrados. Sería tan grande que los humanos necesitarían tecnología para entenderlo, pero incluso con esa ayuda, Designolle dijo que llevaría años encontrar una solución de tres colores.

Llevando este concepto al cajero automático, propone darle a cada persona un dispositivo con un mapa de color único con una solución de escalabilidad tricolor preprogramada. Para retirar efectivo, debe enchufar la máquina a una toma de corriente externa en un cajero automático, el verificador en este caso.

El dispositivo consultará a su dispositivo, o igualmente, con cientos de miles de preguntas relacionadas con las secciones de color de su mapa. A pesar de la complejidad de las tres opciones de coloración, su dispositivo responderá instantáneamente porque ha sido preprogramado.

Además, debido a que cada ronda de consultas es aleatoria, incluso si el validador solicita diferentes bordes, el cajero automático nunca recibirá suficiente información para averiguar el mapa completo, como explicó Designolle, «y ese es el punto crítico».

Con el tiempo, al igual que con Jones, el cajero automático verificará su identidad y restará su dinero debido a las respuestas consistentemente correctas en su máquina, como dijo Jones: «Bueno, supongo que puede ver el color». ta da.

Pero recuerda, abandona todas las suposiciones

El invento me suena poderoso, al menos. Pero Designolle y su equipo tenían como objetivo contener todo el mundo supuestos. Todavía no confían plenamente en la seguridad del sistema de mapeo tricolor.

Y argumentan, hipotéticamente, que alguien podría estar grabando las respuestas de su dispositivo esparcidas por su mapa y tratando de revertir el cálculo de la imagen completa, permitiéndoles falsificar su identidad.

«Esas funciones que puede realizar en una dirección son muy difíciles, pero no imposibles, de calcular en la otra», dijo Desinol.

Por ejemplo, si multiplica dos números primos y obtiene un número muy grande, es difícil volver a los números primos. Pero eso no impide que se haga. Lo mismo se aplica a los tres colores.

Entonces, ¿cómo podemos mover estas máquinas a un nivel de seguridad incondicional? Designolle pensó, bueno, ¿qué tal si llamamos a dos máquinas?

“La idea detrás de esto es exactamente la misma que la de un policía que investiga y pregunta a dos sospechosos distintos [questions] «En diferentes habitaciones, por lo que no pueden comunicarse. Si están contando la misma versión de la historia, es un buen indicio de que en realidad están diciendo la verdad», dijo Dizanol.

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Dos cajeros automáticos, dos máquinas: ¿seguridad absoluta?

Francisco Martín González / Em / Getty Images

Regrese al cajero automático.

Con dos dispositivos, se dividirá en dos conductores, como los dos sospechosos. Luego, dos interrogadores, el cajero automático, harán simultáneamente a su intérprete las habituales preguntas tricolor.

Sí, tendrá que conectar dos cajeros automáticos separados a dos cajeros automáticos separados. En la actualidad, dicen los investigadores, el sistema funciona con cajeros automáticos que se encuentran a 60 metros (unos 196 pies) de distancia. Pero dicen que pueden bajarlo a un metro, o alrededor de 3 pies. Suena muy complicado, pero recuerde que el propósito del experimento es mostrar cómo sería el mecanismo de un cajero automático seguro e incondicional. Es una teoría, al menos por ahora.

Si todas las semejanzas parecieran poseer el mismo conocimiento inconmensurable, sería seguro decir que su identidad ha sido verificada.

Y al igual que los presuntos delincuentes, los dispositivos no podrán comunicarse entre sí. Cualquier pirata informático potencial necesitaría revertir la cuenta, no una, sino dos, Mapas complejos exactamente al mismo tiempo, una tarea excepcionalmente difícil, si no imposible.

Este es el momento que ha estado esperando: donde aparece Einstein. La razón por la que estos dispositivos no pueden comunicarse es que estarán sujetos a la teoría especial de la relatividad de Einstein.

No podemos viajar más rápido que la velocidad de la luz.

La teoría especial de la relatividad de Einstein casa maravillosamente los reinos del espacio y el tiempo. Pero lo que es más importante para el equipo de Designolle, también genera limitaciones sobre la rapidez con la que puede viajar la información.

«Con la relatividad especial, parece muy razonable creer en esta suposición no computacional pero materialista … de que la información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz», dijo Disignol.

Siempre que dos cajeros automáticos hagan preguntas sobre sus máquinas conectadas y cargadas de mapas lo suficientemente rápido como para que los retrasos sean siempre más cortos que el tiempo necesario para transmitir información, restringido por la velocidad de la luz, nos protegeremos contra la posibilidad de que las máquinas hablen entre sí.

En cierto sentido, los investigadores no pudieron verificar sus «excusas» para el fraude de identidad.

Solo hay un problema final. Estas limitaciones relativistas no son estrictas cuando se trata de física no convencional. Ingrese a la computación cuántica.

Agujeros cuánticos y fuera de un mundo virtual

La luz funciona de manera diferente en el mundo cuántico. La mecánica cuántica permite lo maravilloso Un principio llamado entrelazamiento cuántico. En pocas palabras, cuando dos partículas cuánticas, partículas de luz, se entrelazan, pueden comunicarse instantáneamente.

Ni siquiera se trata de qué tan rápido viaja la información. Es inmediato. Si la partícula A tiene conocimiento de algo, puede estar bastante seguro de que la partícula B también lo sabe.

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Computadora cuántica IBM

James Martin / CNET

«Digamos que no tengo colores de gráficos, pero quiero fingir eso», dijo Designolle, refiriéndose a un pirata informático potencial. «Puedo idear un procedimiento que utilice el entrelazamiento cuántico entre los dos chips para responder correctamente a las preguntas. En cierto modo, puedo hacer trampa».

Si bien el equipo de Designolle cree que su mecanismo debería poder garantizar la seguridad de los piratas informáticos cuánticos, no están seguros. Sin embargo, actualmente están considerando si el protocolo podría usar dispositivos de prueba cuántica en lugar de los estándar.

Y si ha llegado hasta aquí, es posible que se pregunte exactamente qué tan segura es la teoría de los cajeros automáticos. ¿Es posible siquiera convertirlo en realidad?

Por ahora, dijo Designolle, el problema principal es el costo. Para crear el hardware necesario para el mecanismo, los chips no pueden ser del mismo tipo que encontramos hoy en nuestras tarjetas de débito. Tiene que ser muy fuerte, lo que significa que probablemente será muy caro. Una de sus ideas es invocar el sistema para las grandes empresas que comercian con información segura y pueden permitirse chips costosos.

En realidad, esto relajará las restricciones relativas porque habrá más distancia entre la máquina de cada parte y el «cajero automático» que se registra, por lo que la luz tardará más en viajar. Esto significa que habrá más espacio para las demoras antes de que los piratas informáticos puedan ingresar al sistema.

Pero además de las aplicaciones del mundo real, Designolle dijo: «En una nota personal, fue realmente interesante ver que a veces es realmente difícil encontrar algo tan simple … En algún momento, sí, esto sucedió, pero no fue tan obvio. Desde el principio será así de simple al final «.

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