Цифровая информация присутствует повсюду в эпоху интеллектуальных технологий, когда данные непрерывно генерируются и передаются между мобильными телефонами, умными часами, камерами, умными динамиками и другими устройствами. Защита цифровых данных на портативных устройствах требует огромного количества энергии. Междисциплинарная группа исследователей из Пенсильванского университета, предупреждает, что защита этих устройств от злоумышленников становится более серьезной проблемой, чем когда-либо прежде.
Под руководством Саптарши Даса, профессора инженерных наук и механики Пенсильванского университета, исследователи разработали интеллектуальную аппаратную платформу, или чип, для снижения энергопотребления и повышения уровня безопасности. Исследователи опубликовали свои результаты 23 июня в журнале Nature Communications.
“Информация с наших устройств в настоящее время хранится в одном месте, в облаке, которое совместно используется и хранится на больших серверах”, – сказал Дас, который также связан со Школой электротехники и компьютерных наук штата Пенсильвания, “Стратегии безопасности, используемые для хранения этой информации, крайне неэффективны с точки зрения энергопотребления и уязвимы для утечки данных и взлома”.
Облачное шифрование – это современный режим безопасности, который преобразует данные в код для предотвращения несанкционированного доступа. Популярная система обмена сообщениями WhatsApp, например, использует этот метод, теоретически гарантируя, что только устройства, участвующие в чате, могут получить доступ к личным сообщениям. Однако, по мнению исследователей, на практике облачные шифрования уязвимы для утечек данных и часто становятся мишенями для злоумышленников.
“Несмотря на то, что программные модули безопасности являются мощными, с ними существует множество проблем”, – сказал автор Ахил Додда, аспирант кафедры инженерных наук и механики Пенсильванского государственного университета. “Мы разработали криптографическую платформу, использующую двумерный материал, чтобы преодолеть эти ограничения безопасности”.
По словам исследователей, кремний, обычно используемый для изготовления транзисторов, используемых в мобильных телефонах, не подойдет для создания транзистора, достаточно маленького, чтобы сэкономить на потреблении энергии. Вместо этого они обратились к 2D-материалам, в частности к дисульфиду молибдена (MoS2), толщина которого составляет менее одного нанометра, для создания маломощного криптографического чипа. Сотрудники Penn State Джоан Редвинг, заслуженный профессор материаловедения, инженерии и электротехники, и Николас Трейнор, доктор в области материаловедения и инженерии, вместе работали над синтезом MoS2, необходимого для создания чипа.
В чипе используется 320 транзисторов MoS2, каждый из которых имеет чувствительный блок, блок хранения и вычислительный блок для шифрования данных. Чтобы проверить надежность процесса шифрования, исследователи использовали алгоритмы машинного обучения, которые позволили им изучить шаблоны вывода и предсказать входную информацию.
Кроме того, по словам исследователей, энергия, затрачиваемая на шифрование информации, была значительно меньше, чем у методов защиты на основе кремния. Результатом стал маломощный универсальный чип, который может считывать, хранить, вычислять и передавать информацию между подключенными устройствами – потенциальное решение для пользователей, которые хотят дополнительной безопасности, но не могут позволить себе разряжать батареи своих портативных устройств при повседневном использовании.
Статья: Akhil Dodda et al, All-in-one, bio-inspired, and low-power crypto engines for near-sensor security based on two-dimensional memtransistors, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31148-z
Журнал: Nature Communications
