Κρυφτούλι με το χάος...

Μια ερευνητική ομάδα από το Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου της Αθήνας κατάφερε να αξιοποιήσει - συντονίζοντας ένα σημαντικό ευρωπαϊκό έργο, στο οποίο συμμετέχουν εκπρόσωποι της εκπαιδευτικής κοινότητας και του ιδιωτικού τομέα επτά χωρών - το χάος, για να διασφαλίσει το διαρκώς απειλούμενο απόρρητο στη διακίνηση δεδομένων μέσω οπτικών ινών. Επόμενος στόχος τους, η μεταφορά της ίδιας φιλοσοφίας και στις ασύρματες επικοινωνίες.

VIDEO: Χάος
Σημείωση: Για να δείτε τα Video, η ταχύτητα σύνδεσής σας πρέπει να είναι ≥ 384kbps

Ένα από τα σοβαρότερα ζητήματα που αντιμετωπίζουμε καθημερινά όλοι μας - άτομα και επιχειρήσεις, ιδιωτικός και δημόσιος τομέας - είναι η ασφάλεια των δεδομένων που διακινούμε για προσωπικούς ή επαγγελματικούς λόγους, μέσα από τα δίκτυα, ενσύρματα ή ασύρματα.

Ο κίνδυνος υποκλοπής, είτε κακόβουλης είτε παιγνιώδους, όχι μόνο είναι υπαρκτός, αλλά αποτελεί καθημερινή πραγματικότητα σ' όλα τα μήκη και τα πλάτη του κόσμου.

Χρόνια τώρα, παρακολουθούμε έναν καθημερινό αγώνα δρόμου μεταξύ εκείνων που θέλουν να προφυλάξουν τα δεδομένα τους με την κατάλληλη κρυπτογράφηση κι εκείνων (που δεν βγαίνουν, βέβαια, να το φωνάξουν αλλά κρίνονται εκ του αποτελέσματος) οι οποίοι προσπαθούν να τα υποκλέψουν.

Τη μια κερδίζουν οι πρώτοι, την άλλη οι δεύτεροι... Τη μια στιγμή διαφημίζεται η «απαραβίαστη» μέθοδος κρυπτογράφησης που πέτυχε ένας ερευνητής ή μια εταιρία, την άλλη αυτή «σπάει» χάρη στην εξυπνάδα και τις ικανότητες κάποιου ανθρώπου, που πολύ σπάνια (και, συνήθως, πολύ μετά...) μαθαίνουμε το όνομά του.

Η χαοτική κρυπτογράφηση βασίζεται στην απόλυτη ομοιότητα των χαρακτηριστικών πομπού και δέκτη, ώστε η χαοτική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μέσα στην οποία «κρύβεται» η πληροφορία στον πομπό, να αφαιρείται χωρίς πρόβλημα στον δέκτη.

Τι τα θέλετε, χάος! Χάος, είπατε; Κι αν κρύβαμε την πληροφορία που θέλουμε να διακινήσουμε μέσα σε μια γωνίτσα του χάους, ποιος θα μπορούσε να την ξεχωρίσει και να την υποκλέψει; Όχι πως θεωρητικά αυτό δεν γίνεται, όμως, πρακτικά είναι από εξαιρετικά δύσκολο έως αδύνατο, με αποτέλεσμα η κρυπτογράφηση που γίνεται μ' αυτό τον τρόπο να βρίσκεται πιο κοντά από οτιδήποτε άλλο, στον ορισμό του απαραβίαστου.

Αυτή τη λύση, λοιπόν, επέλεξε για τη αντιμετώπιση του μεγάλου προβλήματος το ευρωπαϊκό ερευνητικό έργο PICASSO (Photonic Integrated Components Applied to Secure chaoS encoded Optical communications systems), στο οποίο συμμετέχουν ερευνητές και επιχειρήσεις από επτά χώρες, με συντονιστή το Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου Αθηνών.

Γερά «θεμέλια», πάντως, είχαν μπει με το συναφές έργο ΟCCULT (Optical Chaos Communications Using Laser Transmitters), που επίσης χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, την οποία - όπως είναι φυσικό - ανησυχεί ιδιαίτερα το θέμα της ασφάλειας κατά τη διακίνηση δεδομένων: οι υποκλοπές και ο σχετικός φόβος των χρηστών επηρεάζουν σοβαρά, σύμφωνα με πλήθος στοιχεία που επικαλούνται τα στελέχη της, την ίδια τη λειτουργία της, αλλά και την ανταγωνιστικότητα των ευρωπαϊκών επιχειρήσεων.

Επιτυχημένη πορεία

Το PICASSO ξεκίνησε το Γενάρη του 2006, με προϋπολογισμό της τάξεως των 3,5 εκατ. €, εκ των οποίων περίπου 500.000 € στο μερίδιο του συντονιστή, και διάρκεια τριών χρόνων - το έργο πλησιάζει, δηλαδή, στην ολοκλήρωσή του. Τα ως τώρα αποτελέσματά του κρίνονται ως απολύτως ικανοποιητικά, προκαλώντας μεγάλο διεθνές ενδιαφέρον και δημοσιεύματα, ανάμεσά τους κι ένα στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Nature.

Άλλωστε, απολύτως ικανοποιητικά - όπως μας διαβεβαίωσε ο επικεφαλής της ελληνικής ερευνητικής ομάδας, καθηγητής Δημήτρης Συβρίδης - ήταν και τα αποτελέσματα της λειτουργίας του συστήματος υπό πραγματικές συνθήκες, το Σεπτέμβριο του 2007.

Χρησιμοποιώντας το μητροπολιτικό δίκτυο οπτικών ινών των «Αττικών Επικοινωνιών» στην Αθήνα (Γράφημα 1) το κωδικοποιημένο σήμα διέτρεξε διαδρομή 120 χιλιομέτρων με αφετηρία και τέρμα το Εργαστήριο του τμήματος, στην Πανεπιστημιούπολη του Ζωγράφου, όπου παραλήφθηκε ακέραια η πληροφορία.

Γράφημα 1

Η κρυπτογράφηση με τη χρήση χάους βασίζεται σε έναν οπτικό πομπό λέιζερ, ο οποίος - υπό κατάλληλες και ελεγχόμενες συνθήκες, φυσικά - δεν εκπέμπει το σύνηθες μονοχρωματικό ηλεκτρομαγνητικό κύμα, αλλά χαοτική ακτινοβολία (ως φέρον, για τους ειδήμονες) μεγάλου φασματικού εύρους, στην οποία ενσωματώνονται και κωδικοποιούνται τα προς μετάδοση δεδομένα.

Το σήμα ταξιδεύει μέσα στο οπτικό δίκτυο ως τον προορισμό του, όμως εκεί ο αποδέκτης θα πρέπει να είναι ένα εντελώς πανομοιότυπο σύστημα, το οποίο παίζει το ρόλο του «κλειδιού» για την αποκάλυψη της πληροφορίας.

Μόνον έτσι μπορεί να αντιστραφεί η διαδικασία, να αφαιρεθεί η χαοτική ακτινοβολία και να παραληφθεί η πληροφορία (Γράφημα 2). Η προστασία, δηλαδή, γίνεται σε φυσικό επίπεδο, στο υλικό, κι έρχεται να προστεθεί σε κάθε άλλης μορφής προστασία που υπάρχει σε επίπεδο λογισμικού, ενισχύοντάς την. Αυτό δε, μπορεί να γίνει με υψηλότατο βαθμό αξιοπιστίας - όπως δοκιμάστηκε στην πράξη - ακόμα και για ταχύτητες της τάξεως των 2,4 Gigabits/sec

Γράφημα 2

Η απόλυτη ταυτότητα πομπού και δέκτη παραμένει το μεγάλο πρόβλημα, αλλά ταυτόχρονα και το μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου. Αν κάποιος καταφέρει με κάποιο τρόπο να υποκλέψει τη μετάδοση από την οπτική ίνα, το μόνο που θα πάρει είναι χαοτική ακτινοβολία, που δεν θα του λέει τίποτα.

Η πληροφορία θα μείνει κρυμμένη σ' ένα πολύ μικρό και δυσδιάκριτο τμήμα του φάσματός της, καθώς η πιθανότητα να βρεθεί πανομοιότυπο λέιζερ στα χέρια του υποκλοπέα, είναι πρακτικά μηδενική. Κι αυτό σημαίνει πολλά για την ασφάλεια του συστήματος σ' έναν κόσμο σαν το δικό μας όπου οι κάθε λογής επικοινωνίες διεξάγονται στη συντριπτική τους πλειοψηφία μέσα από δίκτυα οπτικών ινών...

Πολυσχιδείς δραστηριότητες

Το Εργαστήριο, πάντως, δεν είναι η πρώτη φορά που συζητιέται πολύ, εκτός συνόρων... Συμμετείχε στην τηλεοπτική κάλυψη των Ολυμπιακών Αγώνων της Αθήνας, όπου σε συνεργασία με την Αθηναϊκή Ολυμπιακή Ραδιοτηλεοπτική (ΑΟΒ), είχε την ευθύνη για την εγκατάσταση, τον έλεγχο και τη διαχείριση του δικτύου οπτικών επικοινωνιών για εικόνα και ήχο από τα στάδια και τα γήπεδα προς το Διεθνές Ραδιοτηλεοπτικό Κέντρο της λεωφόρου Κηφισιάς.

Τα αποτελέσματα τότε ήταν τόσο υψηλού επιπέδου, που ζητήθηκε η συνδρομή του και στην Ολυμπιάδα του Πεκίνου. Έτσι, η ίδια ομάδα ερευνητών πέρασε πολλές εβδομάδες στην κινεζική πρωτεύουσα το περασμένο καλοκαίρι, συμμετέχοντας στο βασικό πυρήνα επιστημόνων και μηχανικών που ήταν υπεύθυνοι για την υλοποίηση και προετοιμασία του δικτύου οπτικών ινών, μέσα από το οποίο διακινήθηκε κάθε λογής πληροφορία από τους χώρους τέλεσης των ολυμπιακών εκδηλώσεων και αγώνων στο Διεθνές Κέντρο Ραδιοτηλεόρασης.

Κι αυτή δεν είναι η μόνη επιτυχία. Το Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου Αθηνών συμμετέχει αυτή την εποχή σε τέσσερα ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα, ενταγμένα στο 7ο Πρόγραμμα Πλαίσιο, που βρίσκονται στην αιχμή της τεχνολογίας.

Αντικείμενό τους είναι οι ευρυζωνικές υπηρεσίες μέσω οπτικών δικτύων, με νέα σχήματα διαμόρφωσης εξαιρετικά υψηλού ρυθμού, σημαντικές εφαρμογές στο χώρο της Βιολογίας που αφορούν σε αισθητήρες οι οποίοι αλληλεπιδρούν με έμβια ύλη, η υλοποίηση πολύ εξειδικευμένων πρωτοποριακών λέιζερ για ενδοκυτταρική χειρουργική, και κάποιες ακόμα κρίσιμες εφαρμογές αισθητήρων στο χώρο της αεροναυπηγικής.

Φυσικά, η τεχνογνωσία που αποκτιέται μέσα από τέτοιες συμμετοχές και προγράμματα, ιδιαίτερα σε χαλεπούς καιρούς σαν τους σημερινούς, αποτελεί πολύτιμη εμπειρία η οποία θα διαχυθεί στη σπουδαστική βάση και θα αναβαθμίσει το ήδη υψηλό επιστημονικό επίπεδο και την ανταγωνιστικότητα του ΕΚΠΑ σε διεθνές επίπεδο - άλλωστε, σήμερα είναι το πρώτο ανάμεσα στα ελληνικά ΑΕΙ στους διεθνείς καταλόγους αξιολόγησης, από πλευράς επίπεδου...

Ο απώτερος στόχος

Το επόμενο βήμα για τον Δημήτρη Συβρίδη και τους συνεργάτες του είναι η υλοποίηση αυτού του συστήματος με τη μορφή ενός ζευγαριού μικροποιημένων διατάξεων, μεγέθους κάποιων δέκατων του χιλιοστού, κατάληξη στην οποία - όπως μας είπαν - βρίσκονται ήδη πάρα πολύ κοντά. Η τελική επίδειξη θα γίνει πάλι εδώ, στην Αθήνα, στο Μητροπολιτικό δίκτυο των «Αττικών Επικοινωνιών».

Στόχος της ομάδας είναι προφανώς, η μεταφορά αυτής της τεχνολογίας σε πραγματικά συστήματα, έστω και σε «προβιομηχανικό» στάδιο, με ένα «προϊόν» που θα μπορεί να μεταφερθεί άμεσα στην παραγωγή και, κυρίως, να ενσωματωθεί στις υπάρχουσες υποδομές, χωρίς τη χρεία σημαντικών αλλαγών στην εγκατεστημένη βάση, εξασφαλίζοντας το απόρρητο κατά τη διακίνηση δεδομένων.

Καλά και ωραία, όλα αυτά, όμως, έχουν να κάνουν με το ένα σκέλος της διακίνησης, το ενσύρματο. Για την ασύρματη μετάδοση υπάρχει «φάρμακο»; Υπάρχει κι αυτό είναι ο απώτερος στόχος της ελληνικής ερευνητικής ομάδας, η οποία ξεκίνησε ήδη την προσπάθεια ώστε να εφαρμόσει τις ίδιες αρχές, την ίδια φιλοσοφία της χαοτικής κρυπτογραφίας και στις επικοινωνίες των κινητών τηλεφώνων, όπου το πρόβλημα του απορρήτου είναι μεγάλο και... φλέγον.

Κι όπως μας διαβεβαίωσε ο κ. Συβρίδης, τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα είναι εξαιρετικά ενθαρρυντικά, καθώς δείχνουν ότι το απόρρητο των συνομιλιών μπορεί να εξασφαλιστεί κι εκεί και μάλιστα με σχετικά χαμηλό κόστος.