Kan man sikre kritisk nødvendig teknologi ved at sende den i kredsløb om jorden?

På IT-Universitetet i København arbejder lektor Bernardo David på et projekt, der ved hjælp af satellitter i kredsløb om jorden skal sikre kryptografi- og blockchain-baserede teknologier mod hackerangreb.

Bernardo Machado DavidInstitut for DatalogiForskningSamarbejderalgoritmerblockchainit-sikkerhed

Skrevet 20. januar 2022 07:47 af Theis Duelund Jensen

Lektor på IT-Universitetet Bernardo David arbejder pt. på et projekt, der lyder som noget taget ud af en science fiction-film. Sammen med firmaet Cryptosat, der fremstiller små satellitter, og open-source R&D-virksomheden Protocol Labs, er Bernardo David og hans kollega Carsten Baum fra Århus Universitet i gang med at forbedre mulighederne for kryptografi- og blockchain-baserede teknologier. Men hvordan hænger satellitter, kryptografi og blockchain sammen?

”Man kan illustrere vores arbejde ved at forestille sig et lotteri,” siger Bernardo David, der er specialist i kryptografi og informationsteori og medlem af Center for Information Security and Trust på ITU.

”Når man deltager i et lotteri, sammenlignes de tal, man har valgt, med en talrække, som udtrækkes af en central instans bag lotteriet. Hvis dine tal matcher de udtrukne tal, har du vundet. Men hvad nu, hvis lotteriets ophavsperson fifler med tallene? Det kan vi i princippet ikke vide, så længe processen er centraliseret. Evnen til at afvikle et lotteri uden at skulle stole på én central instans er helt afgørende for, at vi kan udvikle energieffektive og skalerbare blockchain-teknologier baseret på en såkaldt Proof-of-Stake-mekanisme.”

Decentraliseret proces
Ved hjælp af en distribueret lotterimekanisme kan man fjerne behovet for en central instans, der styrer udtrækningen af tal til lotteriet og sørge for, at resultatet af udtrækningen forbliver upåvirket af bias. Det betyder imidlertid ikke, at blockchain-systemet er uigennemtrængeligt. Processen er decentraliseret, men de individuelle noder i netværket forbliver sårbare, og det er her kryptografi kommer ind i billedet.

”Man kan med fordel bruge et satellitsystem,” siger Bernardo David. ”Det noget nær umuligt at fysisk hacke en satellit, fordi man i givet fald ville skulle rejse ud i rummet, og vi kan også drage fordel af det på anden vis.”

Man kan nemlig også generere et randomiseret output, der er fri af bias, ved hjælp af en såkaldt Verifiable Delay Function, et kryptografisk redskab, som genererer et bestemt output – i vores lotterieksempel, et tal – efter et givent tidsinterval.

Det er nødvendigt med et fast tidsinterval. Det sikrer, at alle dele af det distribuerede netværk modtager resultatet på samme tid. Problemet er bare, at en supercomputer kan udregne resultatet af funktionens input meget hurtigere end en almindelig computer, og derfor er processen sårbar over for hackere.

”Det er vigtigt af sikkerhedsårsager, at vi kan garantere et bestemt tidsinterval, under hvilket funktionen udregner output, men det er en ekstremt svær opgave, fordi en stor computer altid vil kunne udregne en funktion hurtigere end en mindre computer. Det er derfor, at vi i nærværende projekt bruger fysikkens love i stedet for at forlade os på computerens kapacitet,” siger Bernardo David.

Signaler i rummet
Elektromagnetiske signaler rejser gennem rummet med lysets hastighed. Det betyder, at man ved at videresende et elektronisk signal mellem noder i et netværk kan garantere et fast bestemt tidsinterval, fordi intet er hurtigere end lysets hastighed. For at opnå et tidsinterval på et enkelt minut skal signalet imidlertid videresendes mellem noderne flere tusind gange. Derfor kan processen effektiviseres, hvis man i stedet for noder på jorden, sender signalet rundt mellem satellitnoder i kredsløb om planeten. Jo større afstand, jo færre gange skal signalet videresendes.

Teknologien er ikke kun brugbar i vores fiktive lotterieksempel. Som Bernardo David forklarer, benytter mange teknologier i forskellige sektorer sig af randomiserede input, og det er derfor meget vigtigt, at processen er sikret mod hackere:

”Den her type teknologi kan være med til at forbedre sikkerheden og skalerbarheden af blockchain-platforme og andre kryptografi-protokoller. Med projektet håber vi at kunne garantere transparens og sikre tillid til systemer inden for blockchain og internettransaktioner.”

Mere information