14:15 11 Dezember 2017
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    Erkennung von QR-Code im Informationsraum des Parkes „Sarjadje“ (Archiv)

    System zu superschneller Informations-Verschlüsselung in Russland entwickelt

    © Sputnik/ вAlexej Filippow
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    Russische Laserphysiker haben ein neues Schema zur optischen Verschlüsselung von Informationen entwickelt. Das Verschlüsselungssystem ist superschnell und dabei hochgeschützt. Die Ergebnisse dieser Forschung sind im Fachmagazin „Laser Physics Letters“ veröffentlicht worden.

    Forscher vom Lehrstuhl für Laserphysik des Instituts für Laser- und Plasma-Technologien an der Nationalen Universität für Nuklearforschung (MEPhI) in Moskau haben ein neues Schema zur optischen Verschlüsselung von Informationen entwickelt, das sich auf das Prinzip der Wellenfront-Bildung stützt und bei einer räumlich inkohärenten Beleuchtung funktioniert. Dieses Schema ist effizient für die Entwicklung von hochgeschützten Geschwindigkeits-Verschlüsselungssystemen: Den Schutz garantiert die Zweidimensionalität von dynamisch wechselbaren Kodierungsschlüsseln.

    Heutzutage werden in der Welt intensive Forschungen zwecks Entwicklung von optischen Verschlüsselungssystemen geführt. In erster Linie geht es dabei um Systeme zur optischen Verschlüsselung von Informationen mit vollständig kohärenter Laserbeleuchtung. Solche Forschungen sind mit üblichen Foto- und Videokameras inkompatibel, weil dafür komplizierte holographische Methoden nötig sind und weil man sich dabei an der Elementenbasis der nächsten Generation orientiert.

    Noch effizienter aus praktischer Sicht ist Experten zufolge die Entwicklung von Mitteln zur optischen Verschlüsselung, bei denen eine inkohärente, quasi-monochrome Beleuchtung verwendet wird. Dank dieser Technologie können Foto- und Videokameras verwendet werden, die schon jetzt serienmäßig hergestellt werden.

    Die MEPhI-Experten gingen bzw. gehen bei ihren Forschungen gerade auf diese Weise vor. Informationen für die Verschlüsselung werden in diesem Fall als QR-Code auf einem LED-Amplituden-Lichtmodulator eingeblendet, der mit monochromer Laserstrahlung beleuchtet wird. Die Strahlung wird vorgängig durch eine drehende mattierte Lichtstreuscheibe gerichtet, damit ihre räumliche Kohärenz zerstört wird. Als Verschlüsselungselement nutzten die Forscher einen LED-Phasenlichtmodulator, auf dem im Voraus synthetisierte optische Difraktions-Elemente eingeblendet werden.

    Der Fotosensor der Kamera registriert das Bild auf dem Amplituden-Modulator und die Impulsantwort des Difraktionselements auf dem Phasenmodulator. Die Anwendung solcher Modulatoren ermöglicht den Wechsel von Kodierungsschlüsseln praktisch im Online-Modus. Die Entschlüsselung erfolgt durch eine programmierbare digitale Dekonvolution mit der Stabilisierung der Lösung.

    Im Rahmen ihrer Forschungen haben die Experten Bilder von QR-Codes erfolgreich verschlüsselt und programmierbar entschlüsselt, die eine Größe von bis zu 129 mal129 Elementen hatten. Der Anteil der falsch entschlüsselten Pixel lag dabei unter 0,05 Prozent. Das zeugt von einem positiven „Signal/Lärm“-Verhältnis des von den Forschern entwickelten Schemas. Also kann bei seiner praktischen Anwendung die Entstehung von „Bildkörnern“ bei der Erkennung von Bildern vermieden werden.

    „Das Novum unserer Arbeit besteht vor allem in der Anwendung der monochromen, räumlich inkohärenten Beleuchtung der Verschlüsselungsszene – dadurch wird die Entstehung von Speckle-Räuschen verhindert, und dazu sind keine holografischen Registrierungsmethoden nötig. Zweitens kann durch die Anwendung von mithilfe des Computers synthetisierten Phasen-Difraktions-Elementen die nötige Verschlüsselungs-Wellenfront gebildet werden. Und zudem werden die Strahlungsverluste im System minimiert“, erläuterte der Dozent des Instituts für Laser- und Plasma-Technologien bei der MEPhi, Vitali Krasnow.

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    Tags:
    Smartphones, Daten, Forschung, Verschlüsselung, QR, Russland
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