آلیس(Alice) پیامی برای باب(Bob) میفرستد در حالی که ایو (Eve) سعی می کند پنهانی پیام را بازیابی کند. در این طرح، پیام اصلی تنها پس از عبور از هر دو PUF بازیابی می شود، به این معنی که ایو نمی تواند پیام را دریافت کند.

محققان گروه Complex Photonic Systems (COPS) از دو لایه مواد تصادفی materials) random( برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام ارسال شده از طریق ارتباط نوری استفاده کردند. با این کار، فرستنده و گیرنده را به طور همزمان پنهان کردند و تنها زمانی که نور از هر دو لایه عبور کرد، پیام دریافت شد.

تیم تحقیقاتی یافته های خود را در مجله Optics Express منتشر کرده و معتقد است که این اثبات مفهومی در سیستم های ارتباطی نور مرئی، همانندی نور Light Fidelity (LiFi) و ارتباطات تار نوری کاربرد دارد.

در عصری که اطلاعات دیجیتالی مایه حیات دنیای به هم پیوسته ما است، اطمینان از امنیت آن بسیار مهم است. رمزگذاری نقشی اساسی در حفاظت از داده‌هایمان ایفا می‌کند، یک پیام ساده را به الگویی پیچیده تبدیل می‌کند و سپس آن را دوباره تبدیل می‌کند، و اگر پیام در میانه راه رهگیری شود، آن را غیرقابل کشف می‌کند. همانطور که فناوری با سرعتی بی سابقه پیشرفت می کند، آینده ارتباطات در قلمرو نور مرئی نهفته است. اما چگونه می توانیم امنیت این شکل ارتباطی پیشرفته را تضمین کنیم؟

با کمال تعجب، راه حل ممکن است در اشیاء روزمره پیدا شود. محققان دانشگاه توئنته (Twente) با همکاری کارشناسان دانشگاه فنی آیندهوون (Eindhoven) و شرکت نوآور Signify (که قبلاً با نام Philips Lighting شناخته می شد) نشان داده اند که مواد تصادفی - مانند یک لایه رنگ، یک تکه کاغذ یا یک پخش کننده شیشه ای - با درهم ریختن پیام، محرمانه بودن ارتباط نور را افزایش می دهند.

هنگامی که نور از میان این مواد تصادفی عبور می کند، در جهات مختلف پراکنده میشود و یک الگوی پیچیده به نام الگوی لکه ای ایجاد می کند. همین الگو پایه و اساس رمزگذاری می شود.

توزیع 50000 الگوی تصادفی در گیرنده (باب). با این توزیع، آلیس و باب در مورد اینکه کدام الگوها دوتایی 0 یا دوتایی 1 هستند توافق دارند. باب فقط باید نقاط A و B را اندازه گیری کند تا پیام را دریافت کند.

این رمزگذاری از مفهوم تابع کپی ناپذیر فیزیکی physical unclonable function (PUF) پیروی می کند. PUF چیزی آنقدر پیچیده است که نمی توان آن را با فناوری های فعلی کپی کرد. اگر از یک PUF به عنوان کلید رمزگذاری استفاده شود، فقط کلید صحیح - که کپی ناپذیر است - می تواند به اطلاعات دسترسی داشته باشد. در این مورد، کلید شیء تصادفی است و اطلاعات الگوی لکه است.

محققان گروه سیستم‌های فوتونیک پیچیده (COPS) این مفهوم را از این هم فراتر بردند. آنها به جای استفاده از یک کلید برای رمزگذاری پیام، از دو لایه ماده تصادفی به عنوان کلیدهای دوتایی استفاده می کنند. با این کار، فرستنده و گیرنده را به طور همزمان پنهان می کنند و تنها زمانی که نور از هر دو کلید عبور می کند، پیام دریافت می شود. هر استراق سمع مخربی که بخواهد پیام در حال انتقال را رهگیری کند با ترکیبی بی معنی از الگوهای تصادفی مواجه می شود که کاملاً با پیام اصلی بی ارتباط هستند.

علاوه بر این، رازداری با فراوانی سیستم افزایش می‌یابد. سیستم پیشنهادی مبتنی بر مدوله کردن نور فرودی با استفاده از دستگاهی شبیه به پروژکتور صفحه نمایش (یا پرتوگر) در فرستنده است. از آنجایی که مواد تصادفی بسیار پیچیده هستند، هزاران روش مختلف برای مدوله کردن نور وجود دارد که در نتیجه پیام یکسانی ایجاد می شود، در حالی که الگوی تصادفی بین دو کلید تغییر می کند. اگر فرستنده دائماً بین مدولاسیون‌های مختلف جابجا شود، یک مهاجم در وسط با الگوهای تصادفی غرق می‌شود، در حالی که گیرنده تحت تأثیر آن قرار نمی‌گیرد.

منبع:

Protecting light communication with random objects