20 جولای 2022 – توسط ماریا چوپرینسکی، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا -محققان علم و مهندسی مواد ایالت پن از دی سولفید مولیبدن، یک ماده دو بعدی، برای ایجاد یک تراشه رمزنگاری کم مصرف با ضخامت کمتر از یک نانومتر استفاده کردند. اعتبار Kelby Hochreither/Penn State
اطلاعات دیجیتال در همه جا در عصر فناوری هوشمند وجود دارد، جایی که داده ها به طور مداوم توسط تلفن های همراه، ساعت های هوشمند، دوربین ها، بلندگوهای هوشمند و سایر دستگاه ها تولید و بین آنها ارتباط برقرار می شود. به گفته یک گروه بین رشته ای از محققان ایالت پن، که هشدار می دهند ایمن سازی این دستگاه ها در برابر بازیگران بد در حال تبدیل شدن به یک نگرانی بزرگ تر از گذشته است، ایمن سازی داده های دیجیتال در دستگاه های دستی به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد.
محققان به رهبری Saptarshi Das، دانشیار علوم مهندسی و مکانیک ایالت پن، یک پلتفرم سخت افزاری هوشمند یا تراشه را برای کاهش مصرف انرژی و در عین حال افزودن یک لایه امنیتی ایجاد کردند. محققان نتایج خود را در 23 ژوئن در Nature Communications منتشر کردند.
داس که وابسته به دانشکده مهندسی برق و علوم کامپیوتر ایالت پن، موسسه تحقیقات مواد و موسسه تحقیقات مواد است، گفت: “اطلاعات دستگاه های ما در حال حاضر در یک مکان ذخیره می شود، یعنی ابر، که در سرورهای بزرگ به اشتراک گذاشته و ذخیره می شود.” “استراتژی های امنیتی به کار گرفته شده برای ذخیره این اطلاعات بسیار کم مصرف هستند و در برابر نفوذ داده ها و هک آسیب پذیر هستند.”
رمزگذاری ابری یک حالت امنیتی فعلی است که داده ها را به کد تبدیل می کند تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کند. به عنوان مثال، سیستم پیام رسانی محبوب WhatsApp از این روش استفاده می کند و از نظر تئوری اطمینان می دهد که فقط دستگاه های درگیر در چت می توانند به پیام های خصوصی دسترسی داشته باشند. با این حال، به گفته محققان، در عمل، رمزگذاری‌های ابری در برابر نشت داده‌ها آسیب‌پذیر هستند و هدف مکرر دشمنان هستند.
آخیل دودا، نویسنده اول، دانشجوی دکترای علوم مهندسی و مکانیک در دانشگاه ایالت پن، گفت: «اگرچه ماژول‌های امنیتی مبتنی بر نرم‌افزار قدرتمند هستند، اما چالش‌های زیادی با آنها وجود دارد. ما یک پلتفرم رمزنگاری با استفاده از مواد دو بعدی برای غلبه بر این محدودیت‌های امنیتی ایجاد کردیم.»
به گفته محققان، سیلیکون که معمولاً برای ساخت ترانزیستورهای مورد استفاده در تلفن های همراه استفاده می شود، برای ساخت ترانزیستوری به اندازه کافی کوچک برای صرفه جویی در مصرف انرژی کار نمی کند. در عوض، آنها به مواد دو بعدی، به ویژه دی سولفید مولیبدن (MoS2) که کمتر از یک نانومتر ضخامت دارد، روی آوردند تا یک تراشه رمزنگاری کم مصرف ایجاد کنند. جوآن ردوینگ، استاد برجسته علوم و مهندسی مواد و مهندسی برق، همکاران ایالت پن، و نیکلاس ترینور، دانشجوی دکترا در رشته علوم و مهندسی مواد، برای سنتز MoS2 مورد نیاز برای ساخت تراشه با هم همکاری کردند.
این تراشه از 320 ترانزیستور MoS2 استفاده می کند که هر کدام یک واحد سنجش، یک واحد ذخیره سازی و یک واحد محاسباتی برای رمزگذاری داده ها دارند. برای آزمایش قدرت فرآیند رمزگذاری، محققان از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی استفاده کردند که به آنها اجازه می‌داد الگوهای خروجی را مطالعه کنند و اطلاعات ورودی را پیش‌بینی کنند.
داس گفت: “ما متوجه شدیم که تکنیک های پیشرفته یادگیری ماشینی نمی توانند اطلاعات رمزگذاری شده را رمزگشایی کنند و انعطاف پذیری فرآیند رمزگذاری را در برابر حملات یادگیری ماشین تقویت کنند.” “بدون دانش قبلی از کانال های اطلاعاتی و متغیرهای رمزگشایی، رمزگشایی اطلاعات بسیار دشوار است.”
علاوه بر این، محققان گفتند، انرژی مصرف شده در رمزگذاری اطلاعات به طور قابل توجهی کمتر از روش های امنیتی مبتنی بر سیلیکون است. نتیجه یک تراشه کم مصرف و همه کاره بود که می‌توانست اطلاعات را حس کند، ذخیره کند، محاسبه کند و بین دستگاه‌های متصل ارتباط برقرار کند – یک راه‌حل بالقوه برای کاربرانی که خواهان امنیت بیشتر هستند اما نمی‌توانند باتری دستگاه دستی خود را در روز خالی کنند. -استفاده روزانه
داس گفت: «در آینده نزدیک، ما قصد داریم با آژانس‌های فدرال و شرکت‌های خصوصی که در زمینه امنیت هوشمند تخصص دارند تماس بگیریم تا دامنه کار خود را گسترش داده و گسترش دهیم.
