Von der EPFL entwickelte Technologie schafft es auf die ISS
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Das US-amerikanische Start-up-Unternehmen Cryptosat hat das von der EPFL entwickelte Drand-Protokoll, das erste serienreife und öffentlich überprüfbare Zufallsprotokoll des Internets, für ein historisches Experiment ins All gebracht.
Ist der Weltraum die nächste Herausforderung für die Datensicherheit auf der Erde? Forschende des US-amerikanischen Satelliten-Start-ups Cryptosat sind davon überzeugt und haben unlängst mehrere Experimente von der Internationalen Raumstation (ISS) aus gestartet, um dies zu testen.
Eines dieser Experimente präsentierte den von der EPFL entwickelten «Drand Randomness Beacon». Es handelt sich um eine Sicherheitstechnologie, die aus der verteilten Zufälligkeitsforschung von Assistenzprofessor Bryan Ford und seinen Kolleginnen und Kollegen amDecentralized Distributed Systems Laboratory (DEDIS) der EPFL in der Fakultät für Computer- und Kommunikationswissenschaften hervorgegangen ist. Sie entwickelten die Grundlagen des Drand-Protokolls, einer verteilten, verzerrungsresistenten, unvorhersehbaren, stets aktiven und öffentlich überprüfbaren Zufallsquelle, deren Output von der League of Entropy generiert wird, einem vielfältigen und aktiven Netzwerk unabhängiger Parteien, die sich der Erzeugung guter Zufälligkeit für die Allgemeinheit verschrieben haben.
Aber warum ist der Zufall so bedeutsam und warum sind diese Experimente im Weltraum notwendig? Zufälle spielen in fast allen Bereichen unseres täglichen Lebens eine wichtige Rolle, von Wahlsystemen über Verkehrsmanagement bis hin zu Finanzdienstleistungen. In Fällen, in denen der Zufall unsicher oder missbrauchbar war, konnten Hacker Lotterien oder Wahlen manipulieren, indem sie die Zufälligkeit des Systems beeinflussten.
Der Zufall spielt auch bei der Internetsicherheit eine entscheidende Rolle. Die meisten wichtigen Protokolle, auf die wir uns bei unserer täglichen Arbeit verlassen, beruhen auf einer Zufallsebene und um optimal zu funktionieren, benötigen die verteilten Systeme des Web 3.0 eine Zufallsquelle, die von keiner Partei beeinflusst wird. Es war jedoch nicht einfach, einen stetigen Strom von Zufallszahlen über einen längeren Zeitraum hinweg aufrechtzuerhalten.
Hier kommt das «Drand Randomness Beacon» ins Spiel. Bei einem der jüngsten ISS-Experimente fungierte einer der Krypto-Statelliten von Cryptosat als zusätzlicher Teilnehmer in der Liga der Entropie. In Zukunft hofft das Cryptosat-Team, eine sichere Computerplattform auf einem Netzwerk von Satelliten in der Umlaufbahn zu platzieren, die durch die Nutzung der Entropie von physikalischen Phänomenen im Weltraum eine einzigartige Zufälligkeit erzeugt.
Während Computer auf der Erde anfällig für Hacker- und physische Angriffe sind, macht die Platzierung eines Netzwerks in der Weltraumumlaufbahn dieses physisch von unserem Planeten aus unzugänglich, wodurch das Drand-Netzwerk gefestigt und sicherer wird.
«Man kann sich Cryptosat als eine Art Tresor vorstellen. Wenn Sie wertvolle Gegenstände haben, die Sie vor Dieben schützen wollen, können Sie einen Tresor in Ihrem Haus einbauen. Wenn Sie diesen Tresor ins All schicken, haben Sie eine zusätzliche Garantie, dass kein Dieb Ihre Wertsachen stehlen kann, was Ihnen eine unglaubliche Sicherheit bietet», sagte Gil Shotan, Ingenieur und Mitgründer des Start-ups.
Bryan Ford ist begeistert, dass Drand in den Weltraum gegangen ist: «In den heutigen IT-Systemen verkörpert die Sicherheit das schwächste Glied des Designs». Je grösser unser gesamtes Computer-Ökosystem wird, desto problematischer wird dies, da die Skalierung auf umfangreichere Systeme die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein schwaches Glied bricht. Wir wissen, dass wir dies mit der «Strongest-Link-Sicherheit», d.h. mit dezentraler Sicherheit, ändern können. Vielleicht wird der Weltraum dazu beitragen, dass wir einen Riesenschritt weiterkommen.»
Die Experimente auf der Internationalen Raumstation haben gezeigt, dass es möglich ist, einen eigenständigen Knotenpunkt im Weltraum zu betreiben, der als kryptografische Vertrauensbasis dient. Das Cryptosat-Team denkt, dass das Satellitennetzwerk mit der Zeit sogar das Blockchain-Mining ersetzen könnte, indem es einen vollständig vertrauenswürdigen, fälschungssicheren Validator im Weltraum bereitstellt. Die neue Technologie birgt zudem langfristig das Potenzial, Blockchain-Anwendungen zu ermöglichen, die billiger, zuverlässiger, effizienter und sicherer sind.