Exploiter les clés de chiffrement biologiques pour une sécurité inviolable dans un monde post-quantique

• Pour sécuriser les choses, il est nécessaire d'adapter des clés de chiffrement véritablement aléatoires qui ne peuvent pas être rétro-ingéniées.
• Les chercheurs utilisent des cellules T humaines pour créer des clés de chiffrement.
• Ces clés possèdent une entropie maximale et rendent impossible la violation du système.

L'information numérique croît à un rythme exponentiel dans tous les secteurs de la société moderne, y compris la santé, l'agriculture, l'automatisation, la communication et la défense. Les données numériques mondiales devraient atteindre 35 zettaoctets (ou 35 milliards de téraoctets) d'ici 2020.

Gérer une telle quantité massive de données est devenu l'une des tâches les plus difficiles dans l'industrie des technologies de l'information. De nos jours, nous entendons de plus en plus parler de violations de données, de logiciels malveillants de rançon et de systèmes piratés, y compris des histoires sur des gouvernements et des entreprises privées divulguant des informations entre de mauvaises mains.

Maintenant, des ingénieurs de l'Université d'État de Pennsylvanie ont trouvé une solution : ils ont développé une approche pour créer des clés de chiffrement qui ne peuvent pas être clonées ou rétro-ingéniées. Cette approche fonctionnerait même dans l'ère post-quantique où les ordinateurs pourraient devenir des millions de fois plus rapides que les superordinateurs d'aujourd'hui.

Actuellement, nous utilisons des algorithmes mathématiques (fonctions à sens unique) pour chiffrer les données. Ces algorithmes utilisent des clés privées/publiques qui facilitent le passage dans un sens, mais le rendent extrêmement difficile dans le sens inverse ou pour annuler les choses.

La plupart des algorithmes de chiffrement, par exemple, sont basés sur la factorisation en nombres premiers : ils multiplient deux grands nombres premiers. Plus la valeur résultante est grande, plus il faudra de temps à un ordinateur pour retrouver les nombres premiers d'origine, c'est-à-dire que l'ingénierie inverse à partir du résultat devient une tâche consommatrice de temps et de ressources.

Puisque les CPU et GPU deviennent plus avancés et que les ordinateurs quantiques sont à l'horizon, ces techniques de chiffrement ne fonctionneront pas efficacement à l'avenir.

La solution consiste à adopter des clés de chiffrement véritablement aléatoires. Elles ne peuvent pas être rétro-ingéniées ou clonées car il n'y a aucune formule ou motif dans le processus.

Référence : Advanced Theory and Simulations | doi:10.1002/adts.201800154 | Penn State

Fonctions à sens unique biologiques

Les soi-disant nombres aléatoires générés par les ordinateurs ne sont que des pseudo-nombres aléatoires. Pour identifier de vraies choses aléatoires, il faut retourner à la nature.

Dans cette étude, les chercheurs ont choisi d'analyser les cellules T humaines – un sous-type de globules blancs qui jouent un rôle crucial dans l'immunité médiée par les cellules. Puisqu'il n'y a aucune base mathématique pour les blocs de construction fondamentaux de tous les êtres vivants, aucune machine ne peut les démêler.

Les chercheurs ont imagé un réseau 2D aléatoire de cellules T en solution, et ont numérisé l'image en créant des pixels dessus, faisant des espaces vides des « zéros » et des pixels de cellules T des « uns ».

Crédit image : Jennifer Mccann / Penn State

Tous les types de cellules vivantes peuvent être conservés pendant une longue période, et comme elles se déplacent uniformément, elles peuvent être imagées répétitivement pour former de nouvelles clés de chiffrement. Les clés 2D obtenues dans cette recherche possèdent une entropie maximale et sont extrêmement difficiles à déchiffrer par toute attaque par force brute.

Jusqu'à présent, l'équipe a utilisé 2 000 cellules T par clé de chiffrement, ce qui rend impossible la violation du système, même si un adversaire a une connaissance approfondie du mécanisme de génération de clé, y compris le taux de génération, l'instance d'échantillonnage, le type de cellule et la densité cellulaire.

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Nous avons besoin de quelque chose de sécurisé, et à ce jour, ce système de sécurité chiffré par cellules a le potentiel de garder nos données sûres et sécurisées n'importe quand et n'importe où.