Cuando la revolución cuántica amenace la carretera: RIT prepara la defensa de los vehículos conectados
Las agencias federales buscan soluciones urgentes ante una amenaza inminente: la computación cuántica comprometerá gravemente la seguridad de los vehículos conectados. Investigadores del Instituto Tecnológico de Rochester trabajan para fortalecer la protección de estos sistemas, preparándose tanto para el presente como para desafíos futuros.
En el tercer nivel del Instituto de Ciberseguridad Global ESL del RIT, el equipo de investigación de Rahbari evalúa protocolos y sistemas. Este trabajo forma parte de su distinguido galardón CAREER otorgado por la Fundación Nacional de Ciencias, una subvención quinquenal.
Dado que los investigadores carecen de un centenar de automóviles para experimentación en vías reales, están construyendo un gemelo digital interactivo como plataforma de medición. La simulación tiene la apariencia de un videojuego de competición automovilística y replica fielmente la realidad.
Geoff Twardokus, doctorando en ingeniería eléctrica e informática al frente del proyecto, también aprovecha el Laboratorio Faraday del RIT. Este laboratorio constituye un entorno blindado contra radiofrecuencias destinado a experimentos de seguridad inalámbrica.
«Estamos estableciendo un referente de excelencia en experimentación con hardware real utilizando equipamiento V2V auténtico que se integraría en automóviles», explicó Twardokus, quien además completó en 2021 los programas de licenciatura y maestría en ciberseguridad del RIT. «Nuestro objetivo es garantizar que podamos implementar esta seguridad sin comprometer el sistema que pretendemos salvaguardar».
La amenaza es real: numerosos métodos criptográficos empleados en sistemas seguros contemporáneos quedarán obsoletos con la llegada de las computadoras cuánticas. Aunque se desarrolla criptografía resistente a capacidades cuánticas, el proceso de migración continuará exponiendo a riesgo múltiples sistemas de uso cotidiano.
¿Qué motiva el estudio cuántico? Si los científicos consiguen dominar el comportamiento impredecible de partículas subatómicas, podrán resolver desafíos excesivamente complejos para la infraestructura informática actual. Las aplicaciones potenciales incluyen desarrollo farmacéutico; optimización de cadenas logísticas y redes eléctricas; además de mejoras en inteligencia artificial y ciberseguridad.
Hace aproximadamente una década, Rahbari inició sus investigaciones sobre comunicación vehículo a vehículo (V2V). Con esta tecnología incorporada, los automóviles pueden transmitir datos de velocidad, posición y advertencias de manera inalámbrica para mejorar la circulación vial y evitar colisiones. La autenticidad e integridad criptográficas resultan fundamentales para asegurar que los mensajes entre vehículos no sean maliciosos.
Desde hace tiempo
Durante sus años iniciales en RIT, investigadores del área de matemáticas y criptografía de la Universidad de Waterloo, Canadá, contactaron a Rahbari. Desarrollaban algoritmos resistentes a computación cuántica y requerían la experiencia de Rahbari.
«Inicialmente, dudaba de cómo podría aportar al campo cuántico; me parecía algo muy distante de mi especialización», comentó Rahbari. «Sin embargo, no todos necesitan dominar completamente la cuántica para participar en este ámbito multidisciplinario. Requerimos conocimientos complementarios para colaborar y resolver estos desafíos».
Hallazgos
El equipo identificó rápidamente que los algoritmos resistentes a capacidades cuánticas podrían impactar negativamente la seguridad vehicular conectada. Estos algoritmos producen elevado consumo de ancho de banda, latencia y otras complicaciones de sobrecarga. Para sistemas con recursos limitados, incorporar criptografía poscuántica podría resultar disruptivo e incluso ser aprovechado por atacantes.
«Los algoritmos resistentes a tecnología cuántica eventualmente resultarán útiles, pero no están simplemente preparados para implementación inmediata; eso podría comprometer todo el sistema», señaló Hanif Rahbari, profesor asociado de ciberseguridad. «La migración desde criptografía clásica hacia criptografía poscuántica debe ejecutarse sin interrumpir el funcionamiento de los sistemas. Las personas no permanecerán inactivas esperando».
El Congreso aprobó la Ley de Preparación para la Ciberseguridad de la Computación Cuántica con el fin de acelerar la transición hacia criptografía resistente a computación cuántica. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) busca actualmente algoritmos criptográficos superiores diseñados para resistir ciberataques habilitados por computadoras cuánticas.
El equipo del RIT está evaluando el impacto de diversos candidatos. En 2022, Rahbari, Twardokus y especialistas de la Universidad de Waterloo publicaron una investigación que iluminó las consecuencias de la criptografía poscuántica en V2V. Dicho estudio fue referenciado por el NIST para la estandarización de algoritmos.
Como doctorando con aspiraciones de convertirse en profesor-investigador, Twardokus destacó que el desafío de la seguridad cuántica se extiende mucho más allá de las comunicaciones vehiculares. Por ejemplo, numerosos sistemas de redes y control industrial que administran infraestructura de servicios básicos presentan restricciones comparables.
«La tecnología cuántica constituye una orientación crucial en la que debemos concentrarnos dentro de la ciberseguridad», afirmó. «Es posible desarrollar un chip cuántico extraordinariamente veloz, pero eso podría perjudicarnos más que favorecernos si no nos preparamos apropiadamente para enfrentar a quienes podrían explotarlo maliciosamente».
En el Instituto Tecnológico de Rochester, expertos en ciberseguridad se preparan para un mundo con potentes computadoras cuánticas, mejorando la confiabilidad y seguridad de los sistemas. Particularmente, profesores y estudiantes especializados están reforzando la protección de vehículos conectados. En este proceso, el equipo aspira a reducir las muertes en carreteras.
