В Швейцарии был разработан новый метод молекулярного тестирования, который помогает доказать подлинность произведений искусства. Инновация также способна оградить пароли от взлома квантовыми компьютерами.
Сущность нового подхода заключается в том, что данные не обрабатываются с помощью арифметических операций, а сохраняются в виде последовательности строительных блоков ДНК. Об этом сообщили в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (Eidgenossische Technische Hochschule Zurich, ETH Zurich).
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – длинная и сложная молекула, упакованная внутри ядра клетки. ДНК состоит из структурных повторяющихся элементов – нуклеотидов. Они бывают четырех видов: аденин, гуанин, тимин, цитозин. Нуклеотиды выстраиваются в две цепочки, которые закручены разнонаправленно друг к другу и образуют двойную спираль. На каждый виток спирали приходится десять пар оснований. В таком виде сохраняется генетический материал абсолютно всех живых организмов .
Эксперты по безопасности, объясняют в ETH Zurich, опасаются наступления Q-Day – дня, когда квантовые компьютеры станут настолько мощными, что смогут взламывать пароли. Сейчас проверки паролей основаны на односторонних криптографических функциях, вычисляющих исходное значение на основе входного значения. Это позволяет проверить вероятность шифра, не раскрывая его. Односторонняя функция преобразует пароль в исходное значение, которое можно использовать, например, для проверки его действительности в онлайн-банке. Особенностью односторонних функций является то, что входное значение, то есть пароль, не может быть вычислено из исходного значения. Однако с появлением квантовых компьютеров этот обратный расчет в будущем может оказаться проще.
Исследователи ETH Zurich предлагают другую одностороннюю криптографическую функцию, которая останется безопасной для атак квантовых компьютеров. Так можно оградить от подделки в том числе произведения искусства.
Как это работает
Новая биохимическая односторонняя функция основана на пуле из 100 млн разных молекул ДНК. Каждая клетка содержит две секции со случайной последовательностью строительных блоков ДНК: одну секцию для входного значения и одну – для исходного значения. В пуле есть несколько сот идентичных копий каждой из этих молекул ДНК. Тот, кто владеет таким набором ДНК, владеет и замком системы безопасности. Используя полимеразную цепную реакцию (ПЦР), можно проверить ключ или входное значение – краткую последовательность строительных блоков ДНК. Во время ПЦР этот ключ ищет молекулу со сходящимся входным значением в пуле из сотен миллионов молекул ДНК, а затем ПЦР умножает исходное значение, принадлежащее той же молекуле. Исходное значение становится читабельным с помощью секвенирования ДНК.
На первый взгляд принцип кажется сложным, однако «производить молекулы ДНК со встроенной случайностью легко и дешево», заявил руководитель исследования, профессор кафедры химии и прикладных биологических наук ETH Zurich Роберт Грасс.
О защите произведений искусства
К примеру, если есть десять копий изображения, художник может обозначить их пулом с шифром: подмешать ДНК в краску, распылить ее на произведение или обработать определенный участок полотна. Если позже несколько владельцев захотят подтвердить подлинность этих произведений искусства, они могут объединить усилия, согласовать ключ (то есть, входное значение) и провести тест ДНК. Если тест во всех случаях выдает одно и то же исходное значение, все протестированные копии являются подлинными.
Технологию можно применить и для проверки поставок товаров или сырья – например, в авиационной промышленности отследить оригинальность компонентов при сборке машин. Метод пригодится для определения подлинности оригинального лекарства или косметики.