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Uma equipa de investigação internacional propôs um novo método para monitorizar os tratados de desarmamento nuclear. Os especialistas em segurança de TI desenvolveram um mecanismo que utiliza ondas de rádio para monitorar remotamente se alguma alteração está sendo feita em uma sala específica. Os pesquisadores descrevem quão robusta e segura é a abordagem na revista Comunicações da Naturezapublicado online em 17 de outubro de 2023. Equipes do Instituto Max Planck de Segurança e Privacidade (MPI-SP) em Bochum, Ruhr University Bochum, Escola de Assuntos Públicos e Internacionais da Universidade de Princeton, Universidade de Connecticut, Universidade de Harvard, PHYSEC GmbH e Technische Universität Berlin colaboraram no desenvolvimento.
Os investigadores abordaram o seu projecto a partir de um cenário em que o Estado A pretende garantir que não haja alterações no arsenal de armas nucleares do Estado B – e fazê-lo sem monitorização permanente no local. Especificamente, uma grande ameaça é indicada pela remoção de ogivas nucleares armazenadas para prepará-las para implantação. “Nosso sistema usa duas antenas para registrar uma impressão digital de rádio da sala”, explica o Dr. Johannes Tobisch, que obteve seu doutorado nesta área de pesquisa no Cluster de Excelência CASA da Ruhr University Bochum e MPI-SP e desde então passou para trabalhar na indústria. Uma das antenas emite um sinal de rádio que é refletido nas paredes e objetos da sala. A outra antena registra o sinal. O sinal gravado é característico: se os objetos fossem movidos apenas minimamente, isso alteraria visivelmente a impressão digital do rádio. Mudanças importantes, como a remoção de uma ogiva nuclear armazenada, podem assim ser detectadas com segurança.
Espelhos para garantir segurança
No entanto, este método só pode funcionar se o estado B medir a impressão digital de rádio precisamente no momento em que o estado A a solicita. É, portanto, necessário evitar que o Estado B grave a impressão digital do rádio e envie a gravação em vez de um sinal recém-medido. “Isso seria como se alguém colocasse uma foto na frente de uma câmera de vigilância”, ilustra Johannes Tobisch.
Por este motivo, inicialmente é instalado um conjunto com 20 espelhos giratórios na sala a ser monitorada. Se a posição dos espelhos mudar, a impressão digital do rádio também muda. O Estado A registraria as impressões digitais de rádio para diferentes posições dos espelhos durante uma visita única ao local e as armazenaria em um banco de dados secreto. Periodicamente, o Estado A poderia solicitar remotamente ao Estado B que enviasse a impressão digital de rádio para uma posição específica do espelho – e comparar os dados medidos com o registro em seu banco de dados secreto. Se os dados não coincidirem, deve ter havido uma alteração na sala.
“Setenta por cento das armas nucleares mundiais são mantidas em armazenamento para reserva militar ou aguardando desmantelamento”, descreve o Dr. Sebastien Philippe, da Universidade de Princeton, sobre a importância de tal técnica. “A presença e o número de tais armas em qualquer local não podem ser facilmente verificados através de imagens de satélite ou outros meios que não consigam ver o interior dos cofres de armazenamento. Devido às dificuldades de monitorizá-las, estas 9.000 armas nucleares não são contabilizadas nos termos existentes. acordos de controle de armas nucleares. Esta nova tecnologia de verificação aborda este desafio de longa data e contribui para futuros esforços diplomáticos que procurariam limitar todos os tipos de armas nucleares.”
Configuração em um teste de campo
Para testar a ideia, os pesquisadores montaram um contêiner com barris móveis no campus da Ruhr University Bochum, na Alemanha, que monitoraram usando tecnologia de ondas de rádio. Usando esta configuração, eles mostraram que as impressões digitais de rádio poderiam ser reproduzidas de forma confiável para configurações de espelho individuais. Diferentes configurações de espelho também produziram uma variedade de impressões digitais de rádio facilmente distinguíveis. Se os pesquisadores movessem um dos barris do contêiner, alguns milímetros de deslocamento seriam suficientes para aparecer na impressão digital do rádio.
A equipe também analisou se é possível decifrar como as posições dos espelhos e as impressões digitais do rádio correspondem entre si usando aprendizado de máquina. Os algoritmos podem de fato prever impressões digitais de rádio se reconhecerem uma série de posições de espelho e os sinais de rádio correspondentes. Encontrar a conexão, entretanto, leva mais tempo quanto mais espelhos houver na configuração. “Com 20 espelhos, um invasor levaria oito semanas para decodificar a função matemática subjacente”, ressalta Johannes Tobisch, acrescentando: “Devido à escalabilidade do sistema, é possível aumentar ainda mais o fator de segurança”.
“A tecnologia combina avaliações de segurança ciberfísica, anteriormente possíveis apenas em dados e chips de segurança, com física entre sistemas de uma forma completamente nova. Isto permite novos níveis de confiança, especialmente para a Internet das Coisas”, afirma o professor Christian Zenger, chefe do grupo de pesquisa Secure Mobile Communication da Ruhr University Bochum e CEO da PHYSEC GmbH.
“Este projecto de investigação é um excelente exemplo de como as novas tecnologias na interface entre a engenharia de segurança e as tecnologias de rádio podem ser utilizadas para resolver problemas que são de grande importância para a sociedade”, afirma o professor Christof Paar do Instituto Max Planck em Bochum.
“Num momento de tensões geopolíticas elevadas e com uma nova corrida às armas nucleares em formação, este trabalho é particularmente oportuno e relevante”, conclui Sébastien Philippe.
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