Bits y Qubits, El camino de la criptografía – Parte II

Exploiting Bits y Qubits, El camino de la criptografía   Parte II

qubit Bits y Qubits, El camino de la criptografía   Parte II

Habiendo recorrido -brevemente- el pasado y presente (ver parte I de este articulo), el camino de la criptografía sólo nos permite mirar hacia el futuro, en el cual esta área de estudio tendrá grandes desafíos por cuenta de la aparición de la , término que puede tener tintes de ficción, pero que se encuentra más cercano de lo que se cree debido a la aceleración de desarrollos e investigaciones que se adelantan actualmente. A continuación se enumeran algunos ejemplos.

D-Wave anuncia en 2007 que trabaja en el prototipo de la primera computadora cuántica
comercial. http://www.dwavesys.com/

Científicos de la Delft University of Technology de Holanda fabrican el primer componente cuántico en un chip.
JR Minkel – Scientific American. Superconducting Qubits Tie the NOT Gate.

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=superconducting-qubits-tie-the-not-gate

Google investiga el área de búsquedas con algoritmos cuánticos.
Official Google Research Blog. Machine Learning with Quantum Algorithms. Diciembre 8 de 2009.

http://googleresearch.blogspot.com/2009/12/machine-learning-with-quantum.html

Científicos del NIST crean el primer cuántico con fines prácticos, debido a que incluye un procesador cuántico programable.
NIST. NIST Demonstrates „Universal‟ Programmable Quantum Processor. Noviembre 17 de 2009.

http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2009_1117.htm#processor

Entrando en materia, la mecánica cuántica estudia el mundo a escala de una millonésima de metro, donde las leyes de la mecánica (newtoniana) que conocemos dejan de tener validez, y en cambio surgen nuevos postulados que parecen no tener el más absoluto sentido para nuestra “lógica normal”. Ésta es un área muy estudiada cuyas demostraciones no dejan prácticamente duda de su naturaleza dual y aleatoria, que afirma que una partícula no se
encuentra en un punto exacto medible, sino dentro de una “nube” de posibles ubicaciones, es decir, que en un momento una partícula tendría la misma posibilidad de estar en un punto determinado o en un punto cercano (realmente se ha demostrado que la partícula está en todos lados  simultáneamente)…

Aplicada a la informática, la computación cuántica traería un incremento increíble en el número de operaciones por segundo que un procesador puede  ejecutar, así un computador  cuántico puede realizar en un tiempo razonable algunas tareas que tomarían tiempos ridículamente largos en un computador actual. Mediante un ejemplo Google explica esta afirmación: si hay una pelota escondida en un mueble con un millón de cajones, ¿cuánto podría tardarse en encontrar la pelota? En promedio, con un computador normal, sería necesario revisar 500.000 cajones para resolver el problema,  mientras un computador cuántico podría hacerlo buscando en apenas 1.000 cajones. El secreto radica en que un computador cuántico puede calcular varias operaciones simultáneamente en lugar de hacerlo de forma lineal (una a una) como un computador clásico, debido a que puede tomar varios estados en un momento determinado conforme a la mecánica cuántica descrita anteriormente. Mientras un computador actual funciona con bits que pueden cambiar entre 2 estados (cero o uno), un computador cuántico lo hace con qubits que pueden tomar ambos valores a la vez o en superposición.

Habiendo “entendido” un poco de computación cuántica y reflexionando desde un punto de vista criptográfico, lo primero que puede pensarse es que el  tiempo para encontrar una llave sería drásticamente reducido, poniendo en completo peligro la seguridad de la información protegida. De hecho, es  probable que las matemáticas en que se basa la criptografía moderna puedan no ofrecer una resistencia apropiada frente a un computador cuántico. Esta  situación afectaría los intereses de un gran número de compañías que ofrecen servicios tales como PKI (public key infrastructure), e-commerce, banca, comunicaciones, etc.

Paradójicamente la misma computación cuántica trae consigo nuevas posibilidades para proteger la información, que los profesionales de seguridad  deberán conocer para implantar en las organizaciones y ayudarles a superar ataques “cuánticos” contra sus sistemas criptográficos.
Al final del camino nos resta, como siempre en el área de tecnología, continuar estudiando e investigando, esta vez en el nuevo campo de la  computación cuántica y su influencia sobre la seguridad de los datos que tenemos protegidos mediante criptografía moderna, su impacto sobre negocios  como comercio electrónico, y por qué no, qué nuevos desarrollos podemos proponer para proteger la información usando esta tecnología  emergente. Al menos, y debido su importancia, es conveniente estar al tanto de la evolución de los adelantos que la mecánica cuántica induce sobre la  informática y cómo afecta directamente nuestros sistemas e información.

Bibliografía

  • K. Raeburn, “Encryption and Checksum Specifications for Kerberos 5″, RFC 3961, Febrero de 2005.

    http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3961.txt

  • T. Dierks, “The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2”, RFC5246, Agosto de 2008.

    http://tools.ietf.org/html/rfc5246

  • Azureus Wiki, “Message Stream Encryption”, 2007.

    http://www.azureuswiki.com/index.php/Message_Stream_Encryption

  • GSM WORLD, “GSM Security Algorithms”.

    http://www.gsmworld.com/our-work/programmes-and-initiatives/fraud-and-security/gsm_security_algorithms.htm

  • MySQL 5.1 Reference Manual. “Encryption and Compression Functions”.

    http://dev.mysql.com/doc/mysql/en/encryption-functions.html

  • PostgreSQL 8,3,8 Documentation, “pgcrypto”.

    http://www.postgresql.org/docs/8.3/static/pgcrypto.html

  • BERSON, Tom. “Skype Security Evaluation”. Octubre de 2005.

    http://www.skype.com/security/files/2005-031%20security%20evaluation.pdf

  • Werner Koch. GnuPG Features. 2002.

    http://www.gnupg.org/features.en.html

  • J. Callas, L. Donnerhacke, H. Finney, D. Shaw, R. Thayer. OpenPGP Message Format. RFC 4880. Noviembre de 2007.

    http://www.ietf.org/rfc/rfc4880.txt

  • Johannes Buchmann, Erik Dahmen, Alexander May and Ulrich Vollmer, TU Darmstadt. Perspectives for long-term cryptographic security. Mayo 2007
  • Wayne Redmond. “Is the future of cryptography in qubits” 2002. SANS Institute.

Espero que les sea de ayuda este texto, recuerden que la primera parte del articulo la encuentran en Bits y Qubits, El camino de la criptografía – Parte I

Otras partes del Articulo:

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  • Pingback: Bits y Qubits, El camino de la criptografía – Parte I

  • http://gedece.blogspot.com Gedece

    Si, es cierto, es un campo nuevo y en gran medida inexplorado. Pero no estoy seguro que sea realmente el futuro. Aclaro que puedo equivocarme y mucho, pero hay algo en la computación cuántica que todavía no me cierra.

    El hecho es que ante los mismo datos iniciales y la misma programación, la computación cuántica tiene tan solo probabilidades de devolver los mismos resultados, siendo lo normal que devuelva resultados distintos en cada ejecución, ya que internamente los cubits se relacionan entre si a nivel cuántico y determinan estados probabilísticos que el usuario no ve. Solo cuando se decide colapsar el estado de los Qubits se obtiene el resultado, y esto los baja a ceros y unos, o sea que elimina gran parte del resultado fino, lo decanta para un lado o el otro.

    Encuentro todo esto fascinante, pero no estoy seguro de que pueda entregar las promesas que están publicando. Por último, si, tal vez, en una de esas, sirva para abrir claves. Pero el costo de hacerlo será prohibitivo, solo justificándose en situaciones donde el beneficio es garantizadamente mayor.

  • anaXmon

    De acuerdo. Ésta área de investigación es relativamente joven y apenas están apareciendo los primeros prototipos programables, también es cierto que el costo de esta tecnología sería considerable y que sólo se justificaría su inversion cuando el botín sea grande (y hay muchos de ese tipo allá afuera).
    Por otra parte es apropiado reflexionar que la computación cuántica se fundamenta en la mecánica cuántica, a la que le falta mucho camino por recorrer todavía y que estamos comenzando a comprender. Por lo tanto, las estimaciones y predicciones que algunos aportan respecto a la computación cuántica pueden verse afectados (para bien o para mal) por los desarrollos mismos de la mecánica cuántica.
    Finalmente, es apropiado (y entretenido) reflexionar acerca de cómo la sensación de seguridad percibida gracias a algoritmos criptográficos se ha visto deshecha a través de la historia, por causa de los adelantos científicos y tecnológicos, así que es interesante pensar hasta cuando los sistemas criptográficos actuales podrán ser utilizados con confianza.

  • SaGraW

    El camino del desarrollo es largo y confuso, ¿cómo sabemos que algo es realmente mejor de lo que ya tenemos?
    Como dice Anaxmon es un área joven, y como tal, aún desconocemos mucho sobre computación cuántica. Si bien es cierto que puede ayudar también puede empeorar, pero eso se verá el resto del camino que nos queda por recorrer ( un largo camino xD ).
    Temas como éstos son los que nos hacen comprender que lo que conocemos no es más que un simple esbozo de la capacidad del ser humano. Desde Julio César hasta hoy hemos aprendido mucho, pero no será nada en comparación con lo que aún nos queda.

    Un saludo.

  • http://www.softsam.cl Softsam

    Opimo como GEDCE en realidad en el ejemplo de la busqueda en os 500.000 cajones versus los 1.000 en realidad no se debe a que solo busque en 1000 sino que probablemente es que igual busque en 500.0 pero a una velocidad superior, osea de 1000 en los tiempos actuales, por tanto es un cambio de velocida debido a la cracteristica actuales de los procesadores multi hilos, etc, etc,… podriamos entonces que ahora estamos en los tiempos cuanticos de nuesros antepasados, recuerdan cuando navegabamos por modem telefonico,, pa que decir la velocida de los procesadores de hace 20 años atras.. .. en fin..
    creo que un verdadero salto sa dara cuando los japoneses nos vedan la tecnologia que poseen en sus laboratorios… no se por que esperan tanto a vendernos los H.D.D. de alta capacidad y velocida,, para que pasar por las Ram DR, DDR2,, para llegar recien ala DR3 si ya la tenian desde hace ya mucho tiempo… bueno me lo explico solo por un concepto de mercadeo. pero eso no nos hace evolucionar ala velocidad que deberiamos,,, solo tenemos 60 años de lucides informatica , nomas que eso, y esperar a que dsfruten nuestros nietos lo que ya esta en los Labs nipones, koreanos, y norteamericanos,,, me hace pensar que estamos en manos de un mercado al ue no le interesa que tan rapido evolucionemos sino cuanto dinero nos peden acar a lo largo de nuestras vidas,,, a si esque de computacion cuantica humm ,, creo que solo hablamos de mas velocidad,, einstein ya profetizo que a pesar de que el hombre construiria las maquinaria sufufieciente para realizar calculos cuanticos dudada que estuviera al alcance de la humanidad…. “podre estar tremendamente equivocado pero es lo que pienso”