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DNA芯片

利用脱氧核糖核酸使芯片防黑客。
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描述

利用脱氧核糖核酸(DNA)制造防黑客芯片有几种不同的方法。

有一种方法并没有在芯片上添加任何东西,但确实属于DNA的范畴,那就是利用晶圆之间芯片制造的自然容差限制。在使晶圆分层的偏移层上有微小的变化,这可能会影响晶圆上芯片的功率特征。

第二种方法是物理不可克隆功能,或PUF,它使用芯片识别的独特签名DNA。这是有效的,因为PUF可以用来从刺激中产生不可预测但可重复的反应。

在其他方面,在用植物DNA标记芯片方面取得了一些重大进展,使它们(目前)不可能被克隆或伪造。一种相当新颖的方法是将植物产生的DNA标记固定在芯片上。这种方法的优点是它可以应用于任何芯片,而不需要作为芯片结构或电子层的一部分。而且,它适用于大多数标准芯片标记设备,所以没有额外的成本。

还有一些前沿的解决方案正在酝酿之中,它们有望提供一种更真实的dna类型的方法。这是基于双分子计算实现DNA计算中使用的一些过程;极端的信息密度和大规模的并行性。

DNA计算是一种利用分子生物学模拟DNA的双分子结构并进行计算的方法。目前在DNA计算领域有一些新的工作正在进行,重点是密码学。这是一个优雅的理论,利用DNA和氨基酸编码将加密方案变成几乎牢不可破的平台。

已经提出了一些相当巧妙的方法来实现这一点。(请参阅本文末尾的参考文献2、3和4。)在本讨论中,我们将研究使用一次性填充(OTP)加密技术,并应用DNA编码使其更加安全。

理论上,OTP密码是一个不可破解的密码系统。然而,这只有在每个密码都满足特定条件时才成立。它们是:

-它必须是真正随机的。
-它永远不能重复使用。
-必须保密。

然而,在现实中存在一些问题,其中大多数涉及存储和审计这些键。因此,通过实施DNA和氨基酸编码,可以消除缺点。

以下是埃及贝纳大学教授在一篇论文中提出的一种方法的简要概述。这可能是这种理论的最新版本。

从本质上讲,它采用1和0的标准二进制代码,并应用它将目标代码转换为DNA序列。它使用DNA序列中的四种不同碱基;腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T),或胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。这四个碱基,使用二进制1和0,可以用以下方式编码:0 = A(00);1 = c (01);2 = g (10);3 = t(11)。

然后使用这种二进制编码方案将目标代码或信息转换为DNA序列。然后这个DNA序列被转换成氨基酸形式。DNA编码单元T、C、A和G有64种可能的3个字母组合,它们要么用来编码这些氨基酸中的一种,要么作为标志序列结束的三个终止密码子之一。一旦编码完成,数据就可以通过任何不安全的介质发送(请参阅论文以获得对该过程和加密/解密算法的精确解释)。

从表面上看,如果知道DNA的蛋白质来源,破译DNA序列似乎并不困难。然而,由于大多数氨基酸有多个密码子,找到正确的序列几乎是不可能的,因为有太多的DNA序列可以代表相同的蛋白质序列。因此,除非发送方和接收方拥有相同的密钥,否则无法正确解码数据。

有人提出了类似的DNA方法,但在食物链的较低位置。还有一种建议的方法,该方法由基于DNA技术的混合加密协议组成,该协议应用带有DNA探针的DNA芯片(微阵列)来加密和解密敏感信息。

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