Forscher kombinieren Chaos-Theorie und neuronale Netze zu sicherer Verschlüsselungstechnik

Ein Verschlüsselungsverfahren, dass sich angeblich nicht knacken lässt, haben Experten der Bar-Ilan-Universität in Israel entwickelt. Es basiert auf Verfahren, die der Chaos-Theorie entlehnt sind, sowie neuronalen Netzen. Die Technik soll einen Schwachpunkt herkömmlicher Verschlüsselungstechniken eliminieren: Diese erzeugen die Keys, mit denen Botschaften verschlüsselt werden, mithilfe von Verfahren, die auf Zufallszahlen beruhen.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die meisten dieser Ansätze keine richtigen „Random Numbers“ generieren, sondern Zahlenfolgen, die – oft versteckten – Gesetzmäßigkeiten folgen. Dies nutzen beispielsweise Geheimdienste, um Schlüssel zu knacken und verschlüsselte Botschaften in Klartext zurückzuübersetzen. Das erfordert allerdings in der Regel einen hohen technischen Aufwand, sprich den Einsatz von Supercomputern oder neuerdings von „Grid Computing“. Dabei werden Hunderte oder Tausende von Systemen zu einer Art verteiltem Parallelrechner zusammengeschaltet.

Die Israelis verwenden zum Ver- und Entschlüsseln eine Kombination aus einem chaotischen System, genauer gesagt einer „chaotic map“, und einem softwaregestützten neuronalen Netz. Sie nutzen dabei aus, dass sich zwei neuronale Netze synchronisieren, indem sie Informationen über die Zahl und Struktur der Synapsen austauschen, aus denen sie bestehen. Nach Abschluss dieses Prozesses verfügen beiden Systeme über dieselbe symmetrische Struktur.

Die Forscher zeigten, dass sich dieses Prinzip dazu verwenden lässt, um auch zwei hybride „neural-chaotische“ Systeme miteinander zu synchronisieren. Dabei dienen die Signale des neuronales Netzes als Input für die chaotic map, und der Output der chaotic map wiederum als Eingabewerte für das neuronale Netz. Das chaotische System wurde eingebaut, weil es den Synchronisationsprozess beschleunigt. Er läuft schneller ab als bei reinen neuralen Netzen. Das vermindert die Chance für einen Angreifer, diejenigen Informationen zu sammeln, aus denen er den Schlüssel extrahieren könnte, mit dem eine Datenübertragung kodiert wurde.

Es ist noch nicht absehbar, wann das Verfahren der Bar-Ilan-Universität serienreif sein wird. Ein Hauptkonkurrent ist die Quantenkryptografie. Sie erlaubt ebenfalls einen angeblich absolut sicheren Austausch von Schlüsseln. Bei diesem Verfahren werden die Daten in Form von Photonen übermittelt. Jeder Abhörversuch stört die Übertragung und führt dazu, dass sich die übertragenen Informationen verändern und somit für den Angreifer unbrauchbar werden. Mittlerweile bieten Firmen erste kommerzielle Quantenkryptografie-Systeme an, darunter das amerikanische Unternehmen MagiQ Technologies. An ihm ist unter anderem der Amazon.com-Gründer Jeff Bezos beteiligt.