Protones espaciales energizan la criptografía

May 4, 2018

La Agencia Espacial Europea firmó un acuerdo con proveedores privados para investigar cómo los satélites pueden distribuir fotones como claves cuánticas que ayuden a asegurar la codificación.

Hoy la ESA anunció que firmó un contrato con SES Techcom S.A., para desarrollar QUARTZ (sistema de telecomunicación encriptada cuánticamente): una plataforma para la distribución cuántica de claves (creo que es la traducción más adecuada para quantum key distribution), una forma avanzada de criptografía, y administrarla desde el espacio.

La imagen muestra la vinculación entre satélites y la transmisión a estaciones terrenas. Crédito de la imagen: ESA

La criptografía clásica es utilizada desde la antigüedad, tanto por culturas orientales, como occidentales. Y su difusión ‘masiva’ se dio en la Segunda Guerra Mundial, en los que se encubrían mensajes con códigos cifrados y claves de codificación generadas manualmente o también con algunas maquinarias. Luego, los mensajes eran decodificados con un recipiente con la clave correspondiente, bien un libro de claves o un equipo especial.

En la actualidad persiste el mismo principio, pero los códigos de cifrado han evolucionado hacia complejos logaritmos matemáticos, y claves criptográficas pueden ser creadas combinando algoritmos con un número aleatorio de generadores. Son utilizadas por los navegadores web, redes de tecnología de la información (IT), infraestructura superficial para servicios de energía, agua o de transporte, y también para proteger sistemas satelitales críticos.

Sin embargo, desarrollos vanguardistas tales como computadoras cuánticas y nuevas técnicas de ruptura de código pueden dejar ciertos aspectos de los sistemas actuales vulnerables a ataques, la razón por la que la ESA señaló que está investigando nuevas tecnologías como la distribución cuántica de claves (QKD, como ya hemos señalado, por quantum key distribution).

QKD es un campo de investigación en crecimiento que aplica propiedades seguras basadas en Física básica a potenciales aplicaciones en el mundo real. El resultado es un sistema que distribuye la clave entre dos partes de una manera que es imposible de interceptar sin que, siquiera el intento, sea detectado, aumentando y complementando, de ese modo, la distribución tradicional de la clave, donde las propiedades de la seguridad surgen de las ciencias matemáticas y de la computación.

El proceso involucra el envío de números aleatorios entre dos puntos, a través de fotones, que luego son utilizados para generar la clave. Las escuchas secretas - eavesdropping - en esta clase de comunicación requieren que los fotones sean medidos, lo cual cambia permanentemente sus propiedades cuánticas, lo cual alerta a los propietarios de las claves de que el haz del láser fue interceptado.

En la actualidad, QKD está limitada a portadores tradicionales, fibra óptica, lo cual limita el radio en que la información puede ser transmitida en la superficie a solo unos pocos cientos de kilómetros, porque luego la señal se debilita. Estudios y experimentos realizados por la ESA mostraron que los fotones pueden ser recolectados y distribuidos en el vacío, de satélite a satélite, desde el satélite a una estación terrestre y viceversa. Un satélite transportando una clave puede distribuirla a usuarios situados en cualquier lugar de la Tierra.

QUARTZ es el primer paso comercial en esa dirección, con la intención de proveer un sistema confiable y disponible globalmente para transportar y entregar las claves. Bajo QUARTZ y con la ayuda de ESA, SES planea desarrollar la plataforclearma que sea robusta, escalable, viable comercialmente y basada en satélites con el sistema QKD para su utilización en redes geográficamente dispersas.

El proyecto forma parte del programa ARTES, que promueve y apoya el desarrollo y despliegue de tecnologías de innovación óptica para satélites de comunicación, y asiste a la industria en el desarrollo de nuevas oportunidades de mercado para tecnologías de comunicación óptica.

La aplicación comercial de tecnologías ópticas se cree que será el próximo adelanto en el mercado de los satélites de comunicación, estableciendo la necesidad de tasas siempre elevadas de información y de comunicación segura.

“QUARTZ es un ejemplo excelente de la combinación de los trabajos de investigación de las comunidades científicas y los requerimientos de la industria privada, con el apoyo del programa ScyLight de la ESA para desarrollar aplicaciones futuras”, señaló Magali Vaissiere, directora de Telecomunicaciones y Aplicaciones Integradas.

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