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Plausibilità della sequenza di DNA per la crittografia

Dopo aver cercato in diversi repository e pagine web internet, alla fine abbiamo trovato la soluzione che vi mostriamo qui.

Soluzione:

Uno dei problemi principali della moderna autenticazione biometrica è il fatto che utilizza elementi come l'impronta digitale come password. A differenza di una vera password, un'impronta digitale non è sufficientemente segreta. Le identità biometriche possono essere utilizzate per i nomi utente, che devono essere unici, ma non per le password. L'uso del DNA come chiave privata o come altro valore segreto presenta alcuni problemi:

  • Si lasciano copie esatte del proprio DNA su tutto ciò che si tocca.
  • Il genoma umano non varia molto, rendendo la forza bruta un rischio.
  • Le persone con cui siete imparentati hanno un genoma ancora più simile.
  • Il DNA cambia nel tempo in un individuo, quindi non è statico.
  • Non è possibile revocare il proprio DNA e cambiarlo dopo il compromesso.

Si lascia il proprio DNA ovunque

Una buona chiave privata o password è qualcosa che conoscere, qualcosa che si deve rivelare volontariamente. "Chiave privata" implica che la chiave deve rimanere segreta e che la sua conoscenza permette a qualcuno di identificarsi come il titolare originale. A differenza di una chiave privata criptata con password sul vostro computer portatile, voi lasciate il vostro DNA ovunque. Nel respiro, nelle escrezioni, nelle cellule della pelle che cadono a milioni, nell'olio, nei capelli, nella saliva, nelle lacrime, ecc. Questo rende inutile una chiave privata che, come dice il nome, deve rimanere segreta.

In un recente caso in cui il DNA è stato usato per incriminare un individuo, tre giudici hanno sottolineato il rischio per la privacy delle persone quando il DNA lasciato involontariamente può essere usato come prova in un processo penale. Indipendentemente dall'esito di questa revisione, il fatto che lasciamo il DNA è ancora presente:

L'approvazione da parte della maggioranza di questa procedura di polizia significa, in sostanza, che una persona che desidera mantenere il proprio profilo di DNA privato, deve condurre i propri affari pubblici in una tuta protettiva ermeticamente sigillata. Inoltre, l'opinione della maggioranza avrà probabilmente come conseguenza che molte persone saranno riluttanti a recarsi alla stazione di polizia per fornire volontariamente informazioni sui crimini, per paura che anch'esse vengano aggiunte al database del CODIS.La decisione della maggioranza significa che una persona non può più votare, partecipare a una giuria o ottenere una patente di guida, senza aprire il suo materiale genetico alla raccolta e alla codifica dello Stato. A differenza del DNA lasciato al parco o in un ristorante, questi sono tutti casi in cui la persona si è identificata all'autorità governativa.

Non importa se il governo deciderà se questa prova è ammissibile o meno. Ciò che conta è il fatto che la prova, sotto forma di DNA, sia stata lasciata a disposizione di chiunque per essere analizzata. Peggio ancora, una volta che il vostro DNA è "compromesso", non può essere revocato!

La (mancanza di) variazione genetica negli esseri umani

Solo una minima parte del DNA differisce da una persona all'altra. Sebbene il DNA contenga di per sé molte informazioni, qualsiasi prototipo genoma umano sarà estremamente vicino al al tuo genoma. Se si usa il proprio genoma per qualsiasi tipo di crittografia, le differenze saranno abbastanza piccole da rendere fattibile la forza bruta. In altre parole, le differenze tra noi sono troppo poche. Non solo, ma la vostra famiglia avrà un genoma ancora più più genoma simile. Anche se la variazione genetica casuale fosse abbastanza grande da impedire una ricerca esaustiva, volete davvero che basti che entrambi i vostri genitori rinuncino al loro genoma per rendere possibile il "calcolo" del vostro genoma? O i vostri fratelli?

Gran parte delle differenze genetiche umane derivano dai cosiddetti SNP, o polimorfismi a singolo nucleotide. Si tratta di singole basi del DNA che notoriamente variano tra le persone. Attualmente si conoscono solo alcune centinaia di milioni di polimorfismi. Anche se un centinaio di milioni può sembrare enorme, le persone etnicamente affini avranno molte meno differenze genetiche. Una buona chiave differirà in egual misura tra gli utenti, indipendentemente dal fatto che siano o meno imparentati per parentela o razza.

Geni che saltano (elementi trasponibili)

C'è un altro problema. Se si analizza il DNA fino a ogni singola coppia di basi, si scopre che in realtà cambia nel tempo! Piccoli elementi autoriproducenti chiamati trasposoni sono sequenze che si copiano e si reinseriscono in aree diverse del nostro genoma. Lo fanno lentamente e in modo piuttosto casuale. Nel corso del tempo, ciò significa che anche le nostre singole cellule non avranno lo stesso DNA di quando siamo nati. Allo stesso modo, anche i gemelli identici non avranno un DNA perfettamente identico a causa di questo fenomeno. Questo non è un problema per la maggior parte dei moderni sequenziamenti genetici, che contano solo variazioni specifiche su geni specifici (chiamati alleli), ma sarà un problema per tutto ciò che richiede una precisione esatta fino alla singola coppia di basi. Il 40% del DNA è trasponibile!

Il DNA come identificatore unico

Ora, cosa potrebbe il vostro genoma? Identificazione e autenticazione. Mentre è molto facile scoprire la propria sequenza di DNA, è del tutto impossibile copiarla nel corpo di un'altra persona. Per quanto mi sforzi, se una mia singola cellula viene estratta e il suo DNA analizzato, mostrerà il DNA che avevo alla nascita (ignorando i geni di salto), non il vostro DNA. Questo permette di dimostrare che un individuo è chi dice di essere, con un esame del DNA sufficientemente accurato. È come un SSN, ma molto, molto più difficile da usare per il furto di identità. La conoscenza del proprio DNA non consente di impersonarlo.

Il DNA non è l'unica cosa che può essere usata per l'identificazione. Il disegno delle vene della mano è unico e, a differenza delle impronte digitali o del DNA, non viene lasciato su tutto ciò con cui si entra in contatto. È necessario appoggiare esplicitamente la mano su un dispositivo di scansione vascolare, che è meno invasivo di una scansione della retina. Si tratta di una tecnica utilizzata in Giappone. Sebbene sia più privato del DNA, è comunque meglio utilizzarlo come nome utente piuttosto che come password, poiché può essere ottenuto di nascosto.

Per sottolineare gli ottimi punti di Forest, ecco gli elementi positivi di una chiave privata:

  1. Deve essere privata.
  2. Deve essere portatile (cioè si può avere quando se ne ha bisogno).
  3. Deve poter essere modificato.
  4. Non deve essere riutilizzato.

Se non si è in grado di cambiare la chiave, si lasciano tracce di DNA dappertutto e il proprio DNA può cambiare, causando la "dimenticanza" della chiave da parte del corpo. Noterò che ora la vostra "cerchia di fiducia" comprende il vostro medico, tutti coloro che lavorano nel suo ufficio, i suoi database medici e tutti i laboratori con cui lavora. Se donate il sangue, tutti coloro che lo trattano. Sono tutti coperti da varie leggi sulla privacy medica, ma questo aumenta comunque la vostra superficie di attacco. Ma che dire del vostro idraulico che ottiene il vostro DNA da un intasamento di capelli?

I punti 3 e 4 riguardano ciò che accade quando la chiave privata viene inevitabilmente compromessa. Mike Scott lo ha fatto notare nei commenti.

Quando qualcuno pubblica la vostra password online, potete semplicemente cambiarla. Quando qualcuno pubblica il vostro DNA online, siete fregati. per tutta la vita

Le password uniche fungono da firewall: una violazione della sicurezza in un servizio non influisce sugli altri. Ma se utilizzate la stessa password su più siti, la vostra sicurezza è pari a quella del sito più debole. Il DNA è un'unica password da utilizzare potenzialmente per tutto.

Questo porta a uno scenario da incubo in cui la vostra chiave privata, il vostro DNA, è una password condivisa che non può essere cambiata. La sicurezza è pari a quella del servizio più debole. Una volta che c'è una violazione, tutti gli account sono compromessi a vita

Per offrire una dimensione che l'altra risposta non esplora: Biocomputing. Il biocomputing è l'uso della chimica delle proteine per memorizzare ed elaborare i dati. Le porte logiche e i contatori possono essere rappresentati dagli stati di una proteina.

In primo luogo, per rispondere direttamente alla sua domanda, non è possibile utilizzare i dati genomici del DNA per la crittografia perché il DNA non è segreto. Chiunque può prendere un campione, conservarlo e clonarlo. Inoltre, il DNA non è esatto. Esiste un minimo grado di variazione genetica nei campioni di DNA raccolti dalla stessa persona a causa di errori di trascrizione. Sebbene questo sia abbastanza piccolo da identificare in modo affidabile un singolo organismo con un alto grado di probabilità, preclude l'uso delle sequenze di DNA come chiavi di crittografia. Questo perché la crittografia dipende dall'esatta riproduzione di una chiave. Se questa condizione non viene rispettata, si producono cifrati diversi.

Detto questo, si potrebbe memorizzare una chiave di crittografia in una nanoproteina specificamente progettata per memorizzare dati esatti. Dovrà essere chimicamente molto più inerte del DNA, che può essere facilmente denaturato. Non sono state prodotte proteine di questo tipo. Al 2016, i biocomputer più avanzati sono macchine a stati finiti.

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