Si bien se han desarrollado sistemas de seguridad basados en generadores de números pseudoaleatorios (GNA) para proteger el uso de la información, estos producen secuencias que no son verdaderamente aleatorias y presentan vulnerabilidades inherentes y fallos de seguridad. Para superar estas limitaciones, ha surgido como tecnología alternativa un generador de números aleatorios verdaderos (GNA) que aprovecha diversas fuentes de entropía física.
Ahora, un equipo de investigadores liderado por el profesor asociado Hocheon Yoo del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Hanyang en la República de Corea ha desarrollado un generador de números aleatorios verdaderos basado en fotopicos (PS-TRNG) que aprovecha la captura y liberación impredecibles de cargas eléctricas dentro de nanoestructuras semiconductoras cuando se iluminan con pulsos de luz. El estudio fue publicado en la revista Advanced Materials.
Cómo los pulsos de luz crean aleatoriedad
El dispositivo PS-TRNG consta de nanoestructuras de vanadato de cobre y una capa de puntos cuánticos de dióxido de estaño colocadas entre un sustrato y un electrodo de polímero conductor transparente. Al exponerse a luz roja pulsada, se generan electrones en el sustrato que se desplazan hacia el electrodo superior transparente. Algunas de estas cargas quedan atrapadas en defectos distribuidos aleatoriamente dentro de la capa de puntos cuánticos. Al apagar la luz, los electrones atrapados se liberan, generando una corriente inversa.
Dado que la captura y la liberación ocurren de forma impredecible, cada pulso produce una señal eléctrica ligeramente diferente. Estas señales eléctricas se digitalizaron en tres estados lógicos (0, 1 y 2) utilizando umbrales de corriente predefinidos, lo que generó números aleatorios verdaderos ternarios en tiempo real. Los números aleatorios ternarios generados mostraron un equilibrio estadístico casi ideal, superaron las 15 pruebas del conjunto de pruebas de aleatoriedad del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y se mantuvieron estables durante más de 2 millones de ciclos operativos y 460 días de pruebas.
Huellas dactilares integradas para imágenes de confianza
“Nuestro estudio podría ayudar a trasladar la seguridad de las imágenes del posprocesamiento basado en software a la protección a nivel de hardware en el momento de la adquisición de la imagen. Si las fuentes de entropía inducidas por la luz se integran directamente en las cámaras o los sensores de imagen, cada imagen o fotograma de vídeo capturado podría llevar una huella digital de seguridad generada físicamente por el propio dispositivo”, afirma Yoo.
Los investigadores demostraron una aplicación práctica al incrustar números aleatorios como una firma de seguridad oculta en imágenes digitales sin afectar su calidad visual. Cualquier modificación de la imagen altera esta firma, lo que permite la detección a nivel de píxel de falsificaciones generadas por IA. Dicho sistema podría permitir la autenticación de imágenes y la detección de deepfakes en áreas donde se debe confiar en una fotografía, como los medios de comunicación, las pruebas legales y forenses, los documentos de identidad y las imágenes médicas.
“Esto apunta hacia un mundo donde la autenticidad de la información visual esté garantizada a nivel de hardware en el momento de la creación de la imagen, en lugar de ser juzgada a posteriori, lo que haría que las imágenes digitales fueran mucho más difíciles de falsificar y más fáciles de confiar en ellas”, concluye Yoo.
Fuente: Tech Xplore.
