Lysets kode er ubrydeligLysets fase kan kryptere billeder på f

Lysets kode er ubrydeligLysets fase kan kryptere billeder på f

.eks. kreditkort, og ve den arme synder som prøver at manipulere med billedet uden at kende nøglen til koden. Et portræt kan rumme så mange kode-muligheder, at det svarer til et ettal efterfulgt af 2,4 millioner nuller Af Rolf Haugaard Nielsen videnskabsjournalist Allerede i dag udgør et portrætfoto på et kreditkort en væsentlig del af den sikkerhed, der skal til for, at andre ikke misbruger kortet. I fremtiden ventes billeder af fingeraftryk eller af øjets iris at få en stigende betydning for den elektroniske datasikkerhed.

For kreditkort og også for elektroniske nøgler. Om få år kan kryptering af billeder blive et attraktivt alternativ til smarte plastkort, hvor krypteringen er indbygget i en chip. I princippet giver chipkort bedre sikkerhed mod manipulation og kopiering end de magnetstriber, man i dag bruger i kreditkort. Alligevel er myndighederne i f.eks. Japan ikke ubetinget trygge ved dem. Japanerne tør kun satse på chipkort til operationer med småpenge, hvor kortene fungerer som en slags Danmøntkort. - Både de nuværende magnetstribekort og chipkort er baseret på digital, elektronisk kodning, hvilket er et felt, hvor hackere og tyve har demonstreret betydelige evner. Ved i stedet at anvende lysets fase til kryptering, fjerner man kodesystemet fra hackernes traditionelle virkefelt. Samtidig vil krypteringen blive så kompliceret og vanskelig at aflæse, at det er umuligt at bryde koderne. Også selv om man råder over et veludstyret optisk laboratorium, siger seniorforsker Jesper Glückstad fra Afdelingen for Optik og Fluid Dynamik ved Forskningscenter Risø. Glückstad har for nylig søgt om verdenspatent på en metode, som udnytter faseinformation til at kryptere billeder. Når lysbølger svinger i takt, er de i fase, og når lysbølgerne ikke holder takten, er de ude af fase. Dét kan man ikke se med det blotte øje, men alligevel kan man opnå forbløffende ting ved at manipulere med lysets fase. Fase skaber kontrast Jesper Glückstads system for fasekryptering er et eksempel på, at man sjældent på forhånd ved, hvor forskning fører hen. Oprindeligt ønskede han at forbedre en teknik, som i 1953 indbragte tyskeren Fritz Zernike Nobelprisen i fysik. Metoden kaldes fasekontrastmikroskopi, og den udnytter lysets fase til at skabe kontrast i billeder af bakterier og levende celler, som undersøges i et mikroskop. Sådanne prøver er næsten gennemsigtige, og derfor er det nødvendigt at øge kontrasten for at kunne se noget som helst. Zernike løste problemet på elegant vis. Han sendte lyset gennem den næsten gennemsigtige prøve, som så forskød fasen på en del af lyset, mens det meste gik lige igennem. Hovedparten af lysbølgerne svingede altså i takt, mens den forskudte del af lysbølgerne blev forsinket i forhold til de andre. Forskellene i lysets fase blev nu udnyttet til at skabe kontrast i billedet ved hjælp af et fænomen, der kaldes interferens. Interferens går ud på, at lysbølger, som er i fase, forstærker hinanden, mens lysbølger, som er i modfase slukker hinanden. Resultatet er enten kraftigt lys eller totalt mørke. Zernikes metode har imidlertid den ulempe, at 90 procent af lyset transmitteres direkte uden at blive faseforskudt. Derfor må man dæmpe det så meget, at lysstyrken kommer ned på niveau med det faseforskudte lys. For kun når der er balance mellem det forskudte og det direkte transmitterede lys, opnås optimal interferens - og dermed en høj kontrast i billedet. - Faktisk går ni tiendedele af lyset til spilde ved Zernikes metode. Mit mål var at finde en metode til at udnytte det hele, fortæller Jesper Glückstad. Tabsfri bileddannelse I 1994 regnede Glückstad sig frem til en formel, som gjorde det muligt at afstemme det direkte transmiterede og det faseforskudte lys med hinanden. I 1996 lykkedes det at bevise princippet eksperimentelt i samarbejde med det centrale forskningslaboratorium i den japanske virksomhed Hamamatsu Photonics. På indgangssiden er Zernikes mikroskopiprøve erstattet med en elektronisk styrbar fasemaske, som kodes via en computer, og som består af et antal billedpunkter - pixels. Man kan sammenligne fasemasken med en glasmosaik, hvor man kan give hvert pixel præcis den ønskede tykkelse. Og jo tykkere glasset er i et givet pixel, jo mere forskydes fasen af det lys, som passerer gennem det. Samtidig kan man manipulere med selve fasemasken, så der opstår en ligelig fordeling mellem det faseforskudte og det direkte transmitterede lys. På den måde anvendes næsten alt lyset. På den anden side af fasemasken passerer lyset et fasefilter og en linse, der sender lyset hen på detektoren, som ligeledes består af en masse pixels. Hvert pixel rammes af både faseforskudt og direkte transmitteret lys, hvorved der opstår interferens i samtlige billedpunkter. Derved bliver nogle pixels mørke, mens andre billedpunkter lyser meget stærkt op. I praksis kan man bruge systemet til tabsfri optisk billeddannelse ved at udnytte interferensfænomenet. F.eks. vil princippet kunne anvendes til lasermærkning i industrien, hvorved man kan benytte billigere og svagere lasere end i dag, hvor en stor del af lyset går til spilde. Andre oplagte muligheder er tabsfri billedtransmission i optiske net og tabsfri storskærmsprojektion. Både fasemasken og fasefiltret programmeres elektronisk og kan ændres lynhurtigt, hvorved systemet er i stand til at håndtere levende billeder. Sikker metode Imidlertid er det for nylig blevet klart, at en udvidet version af Glückstads metode har potentialet til at lave sikker billedkryptering, som i praksis kan gøre det umuligt at manipulere med digitaliserede billeder Den eneste forskel i systemet er, at laserlyset på indgangssiden sendes gennem to fasemasker i stedet for én. I den første maske bliver billedet fasekodet til at give optimal kontrast og derpå fasekrypteret. Den anden fasemaske bruges til dekrypteringen. På den måde fremkommer der et ganske almindeligt billede. Men ve den arme synder, som prøver at kopiere eller manipulere med den krypterede fasemaske uden at kende krypteringsnøglen. Hvis f.eks. den krypterede maske består af 1000 gange 1000 pixels med otte bit i hver pixel, er der så mange muligheder for fasekrypteringen, at det svarer til et ettal efterfulgt af 2,4 millioner nuller. Det sikrer en totalt ubrydelig kryptering. Jesper Glückstad er netop sammen med den britiske post.doc. Paul Mogensen begyndt at lave eksperimenter med det nye krypteringssystem på Risø, og gruppen skal senere udvides med en Ph.D. studerede. Samtidig har forskerne indledt et samarbejde med professor Bahram Javadi fra University of Conneticut i USA, som i 1997 var den første til at demonstrere fasekrypteringens potentiale i forsøg med billeder på kreditkort. Det skete med et system, der er langt mere teknisk kompliceret end den nye danske metode. n Yderligere oplysninger: http://www.risoe.dk/ofd/

Kommentarer (0)