datalekken, gehackte systemen en gijzelingsmalware zijn vaak onderwerpen van avondnieuws, waaronder verhalen over warenhuizen, ziekenhuis, overheids- en bankgegevens lekken in onsmakelijke handen - maar nu heeft een team van ingenieurs een coderingssleutelbenadering die niet-kloneerbaar en niet reverse-engineerbaar is, informatie beschermen, zelfs als computers sneller en wendbaarder worden.

"Momenteel, encryptie gebeurt met wiskundige algoritmen die eenrichtingsfuncties worden genoemd, " zei Saptarshi Das, assistent-professor in de ingenieurswetenschappen en mechanica, Penn State. "Deze zijn gemakkelijk in één richting te maken, maar heel moeilijk om in de tegenovergestelde richting te doen."

Een voorbeeld hiervan is het vermenigvuldigen van twee priemgetallen. Ervan uitgaande dat de oorspronkelijke aantallen erg groot zijn, reverse engineering van het resultaat wordt erg veel tijd en computerbronnen.

"Echter, nu computers krachtiger worden en kwantumcomputing in aantocht is, het gebruik van codering die afhankelijk is van de effectiviteit ervan omdat het enorm tijdrovend is om te decoderen, zal niet meer vliegen, ' zei Das.

Alleen echt willekeurige coderingssleutels zijn niet-kloneerbaar en kunnen niet worden reverse-engineered omdat er geen patroon of formule in het proces zit. Zelfs zogenaamde generatoren van willekeurige getallen zijn eigenlijk pseudo-willekeurige generatoren.

"We moeten terug naar de natuur en echte willekeurige dingen identificeren, " zei Das. "Omdat er geen wiskundige basis is voor veel biologische processen, geen enkele computer kan ze ontrafelen."

De onderzoekers, waaronder ook Akhil Dodda, afgestudeerde student in de ingenieurswetenschappen en mechanica; Akshay Wali, afgestudeerde student elektrotechniek; en Yang Wu, postdoctoraal fellow in de ingenieurswetenschappen en mechanica, gekeken naar menselijke T-cellen. Ze fotografeerden een willekeurige, 2-dimensionale array van T-cellen in oplossing en digitaliseerde vervolgens de afbeelding door pixels op de afbeelding te maken en de T-celpixels "enen" en de lege ruimtes "nullen" te maken.

"Toen we begonnen waren er een paar artikelen waarin nanomaterialen werden gebruikt, "zei Dodda. "Echter, ze verweren (nanomaterialen) uit het materiaal en zijn stationair."

Levende cellen, ongeacht de soort, lang kunnen worden bewaard en omdat ze constant in beweging zijn, kan herhaaldelijk worden gefotografeerd om nieuwe coderingssleutels te maken.

"We hebben veel sleutels nodig omdat de wereldbevolking 7 miljard is, " zei Das. "Elke persoon zal tegen 2020 elke seconde een megabyte aan gegevens genereren."

Naast coderingssleutels voor pc's, de sleutels zijn ook nodig voor medische, financiële en zakelijke gegevens, en nog veel meer. Als iets is gehackt of defect is, deze methode zou ook een snelle vervanging van de coderingssleutel mogelijk maken.

"Het is erg moeilijk om deze systemen te reverse-engineeren, "zei Dodda. "Het niet kunnen reverse-engineeren van deze sleutels is een sterk punt."

De onderzoekers gebruiken momenteel 2, 000 T-cellen per coderingssleutel. Het team meldt in een recent nummer van Geavanceerde theorie en simulaties dat zelfs als iemand het sleutelgeneratiemechanisme kent, inclusief celtype, celdichtheid, sleutelgeneratiesnelheid en sleutelbemonsteringsinstantie, het is voor niemand mogelijk om het systeem te doorbreken. Het is gewoon niet mogelijk om op basis van die informatie de codering te doorbreken.

"We hebben iets veiligs nodig, en biologische soorten-gecodeerde beveiligingssystemen zullen onze gegevens overal en altijd veilig houden, ' zei Wali.