Crittografia ottica: segnali occultati nel caos

Arrivano tempi duri per spie internazionali e giornalisti a caccia di scoop. La trasmissione dei dati sensibili, infatti, promette di diventare molto più sicura. Per effettuare una transazione finanziaria delicata, scambiare dati con una base militare o semplicemente fare una telefonata privata, basta affidarsi d’ora in poi al caos. Questo stato, tipico dei cosiddetti sistemi dinamici non lineari esistenti in natura, si è rivelato infatti un buon sistema di crittografia ottica. Incorporando in esso dei segnali luminosi, i ricercatori del progetto Occult (Optical Chaos Communication Using Laser-diode Transmitters), capitanato da Claudio Mirasso del Dipartimento di Fisica dell’Università delle Isole Baleari, in Spagna, sono riusciti a effettuare per la prima volta una trasmissione alla distanza di 120 chilometri usando una rete in fibra ottica situata nell’area metropolitana di Atene, in Grecia.

Il progetto, finanziato dal 2001 al 2004 nell’ambito del programma Future and Emerging Technologies dall’Unione Europea, ha coinvolto otto università e centri di ricerca di sei paesi europei, tra cui l’Italia. “Finora avevamo svolto solo delle prove di trasmissione dei segnali in laboratorio, a brevi distanze. Ora invece abbiamo dimostrato l’applicabilità nel mondo reale della crittografia ottica caotica”, spiega Valerio Annovazzi del Dipartimento di Elettronica dell’Università di Pavia, che ha partecipato al progetto. “Mentre la crittografia classica utilizza dei sistemi algoritmici che criptano la stringa di dati e la rendono non codificabile, noi abbiamo nascosto il messaggio contenente l’informazione nel caos, cioè in un segnale molto complicato che può sembrare rumore ma che in realtà è deterministico”.

La crittografia ottica caotica

Ma come funziona la crittografia ottica caotica? Attraverso uno specchio che genera riflessione, i ricercatori hanno reso caotico il messaggio in partenza da un laser trasmettitore, simile a quelli usati per le telecomunicazioni. Dall’altra parte ad attendere il segnale c’era un secondo laser programmato per produrre, sempre con un apposito sistema di reazione, un’uscita caotica sincronizzata con quella del trasmettitore. “Il segnale ottico che porta il messaggio è mescolato con il segnale caotico del trasmettitore, ma può essere estratto e decodificato sottraendo il caos sincronizzato del ricevitore”, continua Annovazzi. “Così, se a prima vista il segnale trasmesso sembra rumore, quando il ricevitore genera a sua volta un segnale caotico, sincronizzato con quello del trasmettitore, il caos viene rimosso e si ottiene il vero messaggio”. E’ importante però che i due laser siano stati selezionati per essere identici come parametri, cioè nati dalla stessa “fetta” di semiconduttore.

Le applicazioni

La crittografia ottica caotica può essere utilizzata negli stessi campi della crittografia classica: invio di segnali televisivi, telefonate, trasmissione di dati digitali delicati, come quelli bancari, cartelle cliniche, dati anagrafici, dati militari e diplomatici, transazioni finanziarie. Insomma tutto ciò che passa per la fibra ottica e che deve essere protetto. Ma i vantaggi sono superiori rispetto al metodo tradizionale. Prima di tutto i segnali a portante caotica sono a banda larga, cioè contengono un ampio campo di frequenze, e questo li rende meno sensibili alle interferenze. E poi c’è la questione sicurezza. “Questa è un’alternativa hardware alla crittografia classica anche se i due metodi sono compatibili”, conclude Annovazzi. “Applicandoli entrambi il messaggio viaggerà più sicuro. Anche perché, mentre con la crittografia classica c’è il rischio che qualcuno riesca a decifrare la chiave di decodifica, con questo metodo, pur trovando la chiave, è necessario avere un laser che sia stato progettato con quello di partenza”.