211service.com
Versleuteling met behulp van chaos
Weet je die eBay-aankoop die je hebt gedaan? De online creditcardbetaling die u heeft verzonden? Het bankafschrift dat u op uw computer hebt gecontroleerd? Deze transacties bevatten gevoelige informatie over u die voor het grootste deel privé wordt gehouden dankzij coderingssoftware die het bericht vervormt voordat het wordt verzonden (en het ontcijfert zodra het door de beoogde partij is ontvangen).
Maar software is niet de enige manier om digitale informatie te beschermen. Nu zoeken onderzoekers naar manieren om lasers te exploiteren met chaotisch fluctuerende signalen, om een extra laag privacy toe te voegen aan berichten die via glasvezellijnen worden verzonden. Door een bericht in zo'n laserstraal te laten glijden, vereist het decoderen van het bericht een bijna identieke laser om het te ontvangen - een proces dat voor de meeste mensen niet gemakkelijk toegankelijk is.
Om de haalbaarheid van de technologie aan te tonen, Claudio Mirasso van de Universitat de les Illes Balears in Palma de Mallorca, Spanje en zijn team hebben onlangs aangetoond dat chaotische lasers een bericht kunnen verzenden en ontvangen over 120 kilometer commercieel aangelegde glasvezel. Nog indrukwekkender: de transmissiesnelheid was één gigabyte aan chaos-gecodeerde informatie per seconde - vergelijkbaar met die van de meeste commerciële datatransmissies. Het was een grote stap om deze exotische versleutelingstechniek voor het eerst in de echte wereld te brengen.
Om binnen een chaotische lichtstraal een bericht te versturen, legt Mirasso uit, moet het bericht eerst worden omgezet in een optisch signaal. Het wordt vervolgens in een laser gevoerd die het binnen de laserstraal doorgeeft. De onderzoekers versterken vervolgens de natuurlijk voorkomende chaos in de straal en voeren de boodschap erin. Deze boodschap plus chaos wordt naar een bijna identieke laser gestuurd die deze ontvangt in zijn laserholte - de ingewanden van een laser waar fotonen worden gestimuleerd en uitgezonden.
Op dit punt, zegt Mirasso, neemt een fenomeen genaamd chaotische synchronisatie het over. Dit proces, dat weliswaar niet helemaal wordt begrepen door wetenschappers, zorgt ervoor dat de output van de ontvangende laser overeenkomt met de boodschap plus chaos van de verzendende laser. Om het oorspronkelijke bericht te ontcijferen, wordt de chaos – een bekend signaal van de zendende laser – afgetrokken van de straal van de ontvangende laser, waardoor de verborgen informatie wordt onthuld.
Voordat chaotische berichtcodering echter een grote vlucht neemt, moet worden aangetoond dat deze even robuust is als traditionele optische signalen. In het nummer van 1 januari van IEEE Fotonische Technologie Letters , heeft een groep aangekondigd dat ze de moed van een chaos-gecodeerd bericht hebben getest door het door te sturen via een tussenlaser. Deze stap is cruciaal, legt uit: Alan Shore van de Universiteit van Wales in Bangor, omdat commerciële systemen relaisstations gebruiken om de afstand die een bericht kan afleggen te vergroten, en chaos-gecodeerde berichten moeten net zo sterk zijn als andere informatie die via een netwerk wordt verzonden. Uit het onderzoek van Shore blijkt ook dat het mogelijk is om berichten naar meer dan één ontvanger te sturen en er tussentijds berichten uit te halen, wat vaak voorkomt in standaard optische netwerken.
Het volgende project van Mirasso betreft de ontwikkeling van compacte apparaten voor op chaos gebaseerde optische communicatie. Toch merkt hij op dat sommige problemen met de technologie moeten worden aangepakt. Onderzoekers moeten bijvoorbeeld nog steeds het beveiligingsniveau kwantificeren dat ze kunnen bieden in vergelijking met andere [technieken] zoals op software gebaseerde codering of kwantumcryptografie, zegt hij.
Mirasso schat dat het gebruik van lasers om informatie privé te houden ongeveer vijf jaar verwijderd is van commerciële levensvatbaarheid.