Ioninen musta laatikko

Esineiden Internetti (IoT) yhdistelee jo miljoonia laitteita ja niiden tietoturvariski aiheuttaa suurta huolta. Jopa yksittäiset hyökkäykset voivat aiheuttaa vahinkoja mutta kun tietoverkkorikolliset hallitsevat ja manipuloivat useita verkon solmuja, mahdollisuudet tuhotoimiin lisääntyvät.

Kalifornian Santa Barbaran yliopiston professori Dmitri Strukov pyrkii vastaamaan jälkimmäiseen. Hänen tiiminsä haluaa tuottaa parannetun turvallisuustason Internet- ja Bluetooth-liitäntäisiin laitteisiin, tekniikalla jolla pyritään estämään kloonaus, käytäntö, jolla verkon solmuja monistetaan ja käytetään sitten käynnistämään verkkohyökkäyksiä.

Ratkaisun tarjoaa ionista memristoritekniikkaa hyödyntävä analoginen muistipiiri.

"Voit ajatella sitä mustana laatikkona", sanoo Strukov. Tutkimusjulkaisu; "Piiritekniset turvallisuuden perusalkiot, jotka ovat mahdollisia integroitujen memristoreiden analogisten tilojen ja epälineaarisen johtokyvyn vaihteluiden avulla" selittää periaatteen hyvin.

Luonteensa vuoksi memristorisiru on fyysisesti kloonaamaton ja voi siten tehdä laitteen haavoittumattomaksi kyberrikollisten kaappaukselle, väärentämiselle tai replikointiin.

Memristori voi "muistaa" resistanssinsa tilan perustuen käytetyn jännitteen ja virran historiaan. Se ei ainoastaan muuta antoaan vasteena historialleen vaan jokaisella fyysisellä memristorilla on myös omanlaisensa vaste sovelletulle jännitteelle ja virralle. Siksi memristoreista muodostuva piiri johtaa eräänlaiseen mustaan laatikkoon, jonka antoa on erittäin vaikea ennustaa syötteen perusteella.

Memristorien käyttö nykypäivän tietoverkkorikollisuuden torjunnassa on merkittävää koska hakkerointikin perustuu jo konekieliseen oppimiseen. Keinoäly on koulutettu "oppimaan" ja mallintamaan tulot ja lähdöt ja sitten ennustamaan seuraava sekvenssi mallinsa perusteella. Konekielisen oppimisen avulla hyökkääjän ei edes tarvitse tietää, mitä tarkalleen tapahtuu, kun tietokone on koulutettu joukolle järjestelmän syöttöjä ja lähtöjä.

Memristoriin perustuva musta laatikko voi kiertää näitä hyökkäyksiä koska se näkyy tulojen ja lähtöjen suhteen tarpeeksi sattumanvaraisena ulkomaailmalle. Kuitenkin piirin sisäiset mekanismit ovat toistettavissa riittävän luotettavasti.

Vaihtelun lisäksi jo osittain käytännöllisen memristoritekniikan muutkin ominaisuudet, kuten nopeus ja tehonkäyttö, tekevät niistä ihanteellisia esineiden Internetin niukkaan energiabudjettiin.