Science, 22 Jul 94, Vol. 265, pg. 474 - James Glanz - In acustica un time-reversal-mirror (TRM) è un dispositivo che inverte la sequenza del tempo di un segnale acustico. Le equazione dell’acustica rimangono infatti identiche se la direzione del tempo viene rovesciata e ciò significa che, se un suono emesso da una sorgente arriva ad un ricevitore dopo essere riflesso, rifratto e frammentato da un mezzo trasmissivo e se il segnale ricevuto viene invertito nel tempo e rinviato alla sorgente, arriverà qui ricostituito come quello originario. L’inversione dei segnali nel tempo è una cosa molto difficile con mezzi analogici, ma con il processaggio digitale dei computer veloci la cosa è diventata semplice. Un’applicazione è nelle comunicazioni fra sottomarini. Un sottomarino invia un impulso pilota e questo arriverà multiplato ad un altro sottomarino provvisto di TRM, questo inverte nel tempo gli impulsi e, codificando a ciascuno di essi un’informazione digitale, lo ritrasmette. Tutte le informazioni arriveranno al primo sommergibile simultaneamente evitando ogni confusione.
Science, 5 Apr 96, Vol. 272, pg. 27 - Richard A. Kerr - La Casa Bianca ha assicurato che i 24 satelliti che costituiscono la rete del Global Positioning System (GPS) saranno mantenuti senza costo per l’uso civile di tutto il mondo ed ha promesso di interrompere la pratica di degradare il segnale per l’uso civile garantendo la maggiore accuratezza solo per l’impiego militare USA. Nell’impiego militare si assicura una precisione di 15 m mentre nel civile l’accuratezza è solo di 100 m. I militari vogliono mantenere lo stato attuale per altri 4 o 10 anni fino a che non si saranno sviluppate le tecniche jamming per impedire al nemico l’uso del GPS in tempo di guerra. Nell’applicazione civile il metodo differenziale, che fa riferimento al dato GPS di una posizione nota, permette di ottenere anche ora un’accuratezza da 1 a 10 m.
Science, 2 May 97, Vol. 276, pg. 679 - Alexander Hellemans - Da tempo si sa usare il rumore caotico per nascondere dei dati in un segnale elettronico. Con i sistemi ottici è facile creare delle fluttuazioni caotiche in frequenza e quindi rimuoverle in ricezione. Questo è un facile sistema crittografico perché i sistemi basati su chiavi numeriche richiedono un tempo di codifica e decodifica molto lungo. Il nuovo sistema è basato sul fatto che con circuiti elettronici è possibile generare dei segnali caotici sempre identici cioè deterministici da usare nella codifica e nella decodifica. In trasmissione il segnale viene inserito nel loop che genera la sequenza caotica; in ricezione un loop identico genera la stessa sequenza caotica, questa viene invertita di segno e aggiunta al segnale codificato in arrivo rivelando così il segnale nascosto.
Science, 15 Jan 99, Vol. 283, pg. 348 - Robert Sikorski and Richard Peters - I messaggi inviati per e-mail senza l’uso della crittografia sono accessibili a chiunque, ma un messaggio crittografato deve poter essere decrittato dal solo destinatario. La crittografia di un messaggio e-mail può essere fatta con chiave simmetrica o asimmetrica. Nel primo caso mittente e destinatario usano la stessa chiave sia per criptare che per decifrare il messaggio, ma ciò significa che debbono per prima cosa essersi scambiata la chiave in tutta sicurezza cosa impossibile usando solo la rete Web. La crittografia asimmetrica, detta anche crittografia con chiave pubblica, risolve il problema perché fa uso di speciali formule matematiche con le quali la codifica diretta e inversa può essere fatta con chiavi diverse. La diretta è la chiave pubblica che può essere data a chiunque e quindi distribuita nel Web. La chiave inversa è quella privata ed è nota solo al ricevente autorizzato. Se due persone A e B devono comunicare ambedue debbono possedere una chiave pubblica ed una privata. Tuttavia le chiavi pubbliche devono essere autenticate come provenienti realmente dal destinatario altrimenti un impostore potrebbe averne inviata una diversa ed essere poi lui in grado di decifrare i messaggi. In pratica quindi la chiave pubblica deve essere affidata ad una terza parte, una Autorità di certificazione, che garantisca la provenienza fornendo un Digital Certificate.
Science, 19 Feb 99, Vol. 283, pg. 1133 - Robert Sikorski and Richard Peters - Nella trasmissione sicura di dati digitali il Digital Certificate è una chiave crittografica che ha un’origine autentificata da un’Authority e permette di crittografare il messaggio. Il certificato una volta assegnato può essere disattivato in ogni momento se l’utilizzatore non è più abilitato al collegamento. Il Digital Certificate, una volta ottenuto, viene installato nel computer e caricato nel browser (Netscape o Microsoft). Una tecnica aggiuntiva è quella detta Secure Sockets Layer (SSL) sviluppata in origine da Netscape. Quando un browser si collega ad un server dotato di SSL i due si scambiano una chiave crittografica simmetrica con cui criptano e decriptano i messaggi in una URL che comincia con https invece di http creando un canale sicuro. Il server SSL conosce l’user attraverso la password. Il problema è che se la password non viene inviata sulla rete crittografica può essere intercettata da un hacker. Si evita questo inviando la password attraverso la connessione SSL che la codifica. Il collegamento con SSL ed il Digital Certificate permettono così di creare una rete di comunicazioni sicura.
Science, 30 Apr 99, Vol. 284, pg. 747 - Charles H. Bennett - La criptografia quantistica assicura non solo in principio, ma anche in pratica la sicurezza delle comunicazioni e secondo D. Mayers un protocollo di criptografia quantistica non richiede l’uso di un computer quantistico, ma è sicuro anche nei riguardi di una terza parte che sia in possesso di un computer quantistico. In una comunicazione confidenziale fra due parti è necessario distribuire una sequenza segreta di bit che costituisce la chiave criptografica, questa sequenza non deve però poter essere intercettata da una terza parte; questa condizione è soddisfatta nella criptografia quantistica con il procedimento di Quantum Key Distribution (QKD) basato sulla trasmissione di singoli fotoni su un canale quantistico. La sicurezza è basata sul principio dell’inviolabilità delle leggi della meccanica quantistica, il protocollo QKD resiste all’intercettazione perché ogni tentativo di misurare il dato da parte di una terza parte provoca il cambiamento irreversibile dello stato quantico per collasso della funzione d’onda e crea una condizione anomala nell’error rate per cui si possono prendere delle contromisure. Un’altra esigenza è che una terza parte non possa sostituirsi ad uno dei due che comunicano inquinando l’informazione e ciò richiede che i messaggi siano autentificati.
Science, 23 Dec 2005, Vol. 310, pg. 1893 - Daniel Clery - Il 26 dicembre prossimo un satellite europeo sarà pronto a partire dal cosmodromo di Baikonur, nel Kazakistan e, una volta in orbita a 23000 km sopra la Terra, comincerà a trasmettere segnali di tempo. Il satellite è delle dimensioni di un frigorifero, ma è la prima parte di qualcosa di più grande. Si tratta del primo esemplare di prova di una soluzione europea del Global Positioning System (GPS) USA. Chiamato Galileo, il sistema consiste, come il GPS, di una costellazione di satelliti che portano un orologio atomico. Un ricevitore può usare i suoi segnali per calcolare la sua posizione con l’accuratezza di pochi metri. Combinando Galileo con GPS si raddoppiano il numero dei trasmettitori e, con la tecnologia aggiornata di Galileo, i ricercatori si aspettano di ottenere miglioramenti nella qualità ed affidabilità, inoltre permetterà lo studio dell’atmosfera e degli oceani. Il sistema potrebbe fornire anche un modo per scoprire i tsunami. La navigazione mediante satelliti è semplice in linea di principio. I satelliti della costellazione (24 per il GPS e 27 per Galileo, quando sarà operativo nel 2010) trasmettono segnali regolari fornendo ciascuno la propria identità e l’istante di trasmissione. Un ricevitore, che può raccogliere i segnali di 4 satelliti diversi, può calcolare la sua posizione in tre dimensioni. I ricevitori GPS sono diventati così economici che sono ora largamente usati da escursionisti e guidatori, ma il GPS rimane un sistema militare ed il Pentagono può degradarlo in tempo di crisi. Al contrario Galileo è stato concepito per attività commerciali e la sua diversità sta nel garantire il servizio. I ricevitori GPS sono diventati strumenti di ricerca per monitorare il movimento delle placche tettoniche e, negli anni ’80, si capì di poterli usare anche per studiare l’atmosfera perché i segnali, passando attraverso di essa, vengono rifratti e questo dipende dalla temperatura e dalla pressione. Queste misure possono avere importanza per le previsioni del tempo se si fa una copertura globale con un solo ricevitore in orbita bassa. Usando poi i segnali riflessi dalla superficie del mare, si può trovare la rugosità della superficie marina, l’altezza delle onde e l’altezza media della superficie. Ci sono già satelliti che fanno queste misure, ma sono grandi e costosi, mentre un satellite con un ricevitore di navigazione pesa solo 10 kg. Così una costellazione potrà fornire un efficiente allarme tsunami.