AI Je hersenen zijn misschien wel het laatste wachtwoord dat niet te kraken is.

Gezien de snelle toename van cybercriminaliteit en AI werken wetenschappers aan een nieuwe vorm van continue authenticatie gebaseerd op biocryptografie en het gebruik van hersengolven.

AI – Van alle kwetsbaarheden van de huidige cryptografie en alle daarop gebaseerde cybersecurityprincipes springen er drie in het bijzonder uit: twee die het heden beïnvloeden en één die de toekomst beïnvloedt. De eerste twee hebben betrekking op het gebrek aan continue, realtime authenticatie en de kritieke beperkingen van biometrische identificatie. De derde houdt verband met de opkomst van kwantumsupercomputers.

• Het ontbreken van continue authenticatie betekent dat de sessie, zodra deze is geauthenticeerd, kwetsbaar blijft; dit geldt des te meer voor uiterst kritieke systemen, zoals een militaire drone uitgerust met raketten.
• Zodra de operator is geauthenticeerd, kan een hacker op afstand zijn sessie hacken, of de operator zelf kan fysiek bedreigd worden, bijvoorbeeld als een commando-eenheid de basis aanvalt waar hij zich bevindt.
• Men zou kunnen overwegen om op regelmatige intervallen herauthenticatie te vereisen, maar een systeem dat elke vijf minuten herauthenticatie vereist, zou onpraktisch zijn: een dergelijke beperking is onverenigbaar met een ergonomisch veeleisende activiteit zoals het besturen van een drone. Er bestaat dus een fundamenteel conflict tussen de ergonomie van een systeem, de kwaliteit van de gebruikerservaring (UX) en de frequentie waarmee authenticatie wordt gevraagd.
• Hoe hoger deze frequentie, hoe minder bruikbaar het systeem in de praktijk wordt. Omgekeerd, wanneer deze frequentie laag is, leidt een gecompromitteerde sessie na authenticatie – fysiek of op afstand – niet tot een onmiddellijke nieuwe verificatie: dit creëert een “kwetsbaarheidsvenster”.

De belangrijkste beperkingen van biometrische authenticatie vloeien voornamelijk voort uit de mogelijkheid om de biologische signalen waarop het gebaseerd is fysiek na te bootsen. Concreet gaat het hierbij om het vervaardigen van protheses die vingerafdrukken nabootsen of maskers die gezichten en ogen reproduceren.

Stemherkenning is hiervan het meest sprekende voorbeeld: tegenwoordig lijkt het beveiligen van iets met stemherkenning zinloos, aangezien kunstmatige intelligentie het voor iedereen mogelijk heeft gemaakt om een ​​stem te dupliceren en er alles mee te laten zeggen wat nodig is.

De opkomst van kwantumsupercomputers: de kwetsbaarheden die voor ons liggen

Kwantumcomputers zijn weliswaar in opkomst, maar ze bevinden zich nog lang niet in hun beginfase, laat staan ​​in de puberteit of hebben hun volledige potentieel bereikt. Desondanks is het aannemelijk dat ze, wanneer ze dat wel doen, in staat zullen zijn om zeer snel een groot aantal cryptografische sleutels te ontcijferen die momenteel als bijna onbreekbaar worden beschouwd.

• Simpel gezegd zijn veel van de huidige cryptografische systemen gebaseerd op het principe dat de computer die ze probeert te decoderen, een enorm aantal wiskundige bewerkingen moet uitvoeren. 
• Moderne cryptografie werkt alsof je in je eentje met een parachute op een volledig onbewoonde planeet Aarde bent gedropt, een set van 10 hoofdsleutels van over de hele wereld hebt gekregen en gevraagd wordt om te bepalen hoeveel sloten die 10 hoofdsleutels precies op de hele planeet openen. 
• De kwantumcomputer zal beschikken over tools waarmee hij gelijktijdig elke hoofdsleutel op elk slot op de planeet kan testen en de resultaten op kwantummechanische wijze over elkaar heen kan leggen. Bovendien zal hij in staat zijn om alle sloten die niet overeenkomen met de hoofdsleutel “uit te schakelen”, waardoor alleen de juiste sloten overblijven, en dit binnen zeer korte tijd.

Geconfronteerd met deze kwetsbaarheden, zowel huidige als toekomstige, stelt biocryptografie voor om de chaos van levende wezens en de natuur te benutten om iets te creëren dat te complex is om na te bootsen of te modelleren.

Hersenactiviteit als sleutel tot authenticatie

Wat als we in plaats van vingerafdrukken of netvliesscans hersenactiviteit als biometrische sleutel zouden gebruiken? Het idee klinkt logisch op papier; en belangrijker nog, we hebben nu talloze robuuste proof-of-concepts, waardoor het niet langer zozeer een puur wetenschappelijke vraag is, maar eerder een kwestie van miniaturisatie, optimalisatie en implementatie.

Deze technologie is namelijk gebaseerd op vier essentiële principes, die allemaal grondig zijn geverifieerd en aangetoond, zij het in de context van laboratoria die ernaar streven “het één keer te doen om te bewijzen dat het mogelijk is”, wat aanzienlijk verschilt van het gebruikelijke gebruik: intensief, robuust, kosteneffectief en gebaseerd op consumentenhardware.

• Het eerste principe houdt in dat de gebruiker in een specifieke context wordt geplaatst en een apparaat wordt gebruikt dat de elektrische hersenactiviteit meet, namelijk een EEG, oftewel een elektro-encefalogram. Deze EEG wordt getransformeerd met behulp van een onomkeerbaar wiskundig filter: het “getransformeerde product” zou, indien het door een hacker wordt gestolen, niet meer te herleiden zijn tot de oorspronkelijke EEG-gegevens. Vervolgens wordt een klassieke cryptografische sleutel gegenereerd en “vergrendeld” met behulp van dit “getransformeerde product” (de EEG die is aangepast door het onomkeerbare wiskundige filter). De uiteindelijke authenticatiesleutel die wordt gebruikt, is deze klassieke cryptografische sleutel die is “vergrendeld” door de “getransformeerde” EEG.
• Het tweede aspect betreft een zekere tolerantie voor de variabiliteit van de elektrische hersenactiviteit aan de basis van de sleutel. Wanneer de gebruiker is geïdentificeerd, zal deze nooit twee keer “precies dezelfde” elektrische hersenactiviteit vertonen. Daarom zullen foutcorrectie-coderingsalgoritmen, zoals Reed-Solomon of andere, worden gebruikt om een ​​bepaalde foutmarge te tolereren. Deze algoritmen moeten optimaal geconfigureerd zijn om te voorkomen dat de gebruiker wordt buitengesloten omdat het systeem de elektrische hersenactiviteit niet herkent vanwege variaties, maar ook om te voorkomen dat het systeem te veel variaties tolereert en de hersenactiviteit van vrijwel iedereen herkent.
• Het derde principe is continue authenticatie. Terugkerend naar het voorbeeld van een operator van een militaire drone: deze is uitgerust met een headset die continu zijn hersenactiviteit meet en hem meerdere keren per seconde authenticeert. Zodra hij zijn concentratie verliest, wordt zijn sessie verbroken. Het is onmogelijk om zijn hersenactiviteit te vervalsen of te simuleren, zoals men vingerafdrukken, ogen of stem kan imiteren, omdat – en dit is precies het principe van biocryptografie – deze veel te chaotisch en complex is. Bovendien, als de gebruiker fysiek wordt aangevallen en gedwongen wordt zijn sessie te ontgrendelen, zou die stress in theorie zijn hersenactiviteit zodanig kunnen beïnvloeden dat authenticatie onmogelijk wordt.
• Ten slotte is er het vierde principe, ongetwijfeld het belangrijkste: herroepbaarheid. Als een biometrisch signaal, zoals vingerafdrukken of irisscans, wordt gecompromitteerd, kunnen de vingers of irisscans niet worden gewijzigd. Het eerste principe stelt dat niet de pure hersenactiviteit wordt gebruikt om de cryptografische sleutel te vergrendelen, maar hersenactiviteit binnen een specifieke context, getransformeerd door een onomkeerbaar wiskundig filter. Als de sleutel wordt gecompromitteerd, is het filter onomkeerbaar, waardoor de pure hersenactiviteit niet kan worden afgeleid en dus niet wordt gecompromitteerd. Het filter kan worden gewijzigd. En, bovenal, die cruciale context kan worden gewijzigd. De “context” kan een mentale taak zijn die moet worden uitgevoerd, zoals het tekenen van een cirkel in gedachten of het mentaal zingen van een liedje. Maar het kan bijvoorbeeld ook een sensorische context zijn: zoals de visuele interface van de dronegebruiker, die passief de hersenactiviteit beïnvloedt. De herroepbaarheid van sleutels op basis van elektrische hersenactiviteit maakt het mogelijk om ze snel aan te passen als ze worden gecompromitteerd, wat een uiterst waardevolle reactiesnelheid biedt. ¹.