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Terahercio: el wifi del futuro que cambiará tu vida digital

La banda del terahercio, por la que irán las futuras ondas de internet, se prometía ultrasegura pero es también espiable

Un día sustituiremos nuestras redes wifi y 5G por otras de ondas más energéticas y capaces de portar mucha más información. Anticipan velocidades vertiginosas. Es lo que llamamos la banda del terahercio. Apenas sabíamos de su existencia, hay un par de promesas de las cibercomunicaciones del futuro que parecían más o menos ciertas: que los mensajes que circularán por redes del terahercio y los sistemas cuánticos son inviolables. Desde ahora, lo primero no está tan claro.

Terahercio: Una tecnología en pañales


La tecnología del terahercio está lejos de ser aplicable a escala doméstica. Hay un verdadero reto con los tamaños de los componentes necesarios para su implantación, así como los materiales.

Precisamente, en la Universidad de Brown, la de Rice y la de Búfalo (EE.UU.) trabajan para desarrollar un multiplexor, que no es sino el aparato que junta y separa varias frecuencias, como en un televisor: por el cable de antena llegan todas las cadenas, pero luego se separan canal por canal. Ellos tratan de hacerlo con un sistema de placas que funcionarían como antenas de 5g o 6g o wifi.

El estándar WiFi 802.11ad es el más rápido en la actualidad. No es el habitual a nivel doméstico y puede alcanzar los 4,6 Gbps de velocidad teóricos. La banda del terahercio sería diez veces más veloz.

En el laboratorio de Mittleman lanzaron una señal de vídeo y se transmitió a una velocidad de 10Gb por segundo (pensemos que cuando vemos un vídeo de Youtube con la red 4G apenas se alcanzan un puñado de cientos de megas por segundo, en condiciones normales y realistas de cobertura buena). La tecnología de laboratorio permite alcanzar los 50 Gbps, 166 veces más velocidad que una fibra óptica doméstica de 300Mbps.

Sin embargo, cuanto más rápidas son las ondas, más cortas, con lo que llegan menos lejos porque se atenúan antes. Ya los rúteres actuales a veces trabajan en dos bandas: una corta (con menor latencia, ideal para videojuegos y streaming y otra larga, menos rápida pero que llega a más habitaciones. Lo que es una desventaja, se convierte en un avance en seguridad, ya que es más fácil detectar a un espía.

Para empezar, no hay ni un estándar o frecuencia pública asignada por los gobiernos para el terahercio; apenas estamos desplegando el 5G y “muchos de los componentes de estas redes todavía ni siquiera existen. Y los que sí existen son voluminosos y caros”, apuntaba a Efe Daniel Mittleman ya en 2015. “Está claro que la necesidad de mayores anchos de banda será cada vez más acuciante. Las redes 4G y los puntos de acceso wifi pronto estarán saturados y las redes 5G no van a solventar ese problema por mucho tiempo. Así que la tecnología de terahercio será algo muy necesario. Y obviamente debemos desarrollarlo”.

En redes basadas en terahercios trabajan apenas un puañado de laboratorios del mundo. En este de Estados Unidos, allí se afanan en desarrollar tecnologías que permitan su uso doméstico. Ellos mismos creyeron un día que estábamos ante redes apenas espiables. Y ellos mismos han demostrado que no. Una investigación publicada en Nature, muestra que es posible que un intruso inteligente intercepte una señal de un transmisor de terahercio sin que se detecte el fisgoneo en el receptor. Según el investigador Daniel Mittleman, profesor de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Brown, “mostramos que las escuchas no detectadas en el ámbito de los terahercios son más fáciles de lo que la mayoría de las personas habían asumido y que debemos estar pensando en los problemas de seguridad cuando pensamos en diseñar arquitecturas de red». Dicho esto, ¿se acabó la banda del terahercio? No, velocidades de más de 50 gigas por segundo están en juego.

Espías, detrás de las columnas

Debido a su mayor frecuencia, la radiación de terahercio puede transportar hasta 100 veces más datos que las microondas que se usan en la comunicación inalámbrica en la actualidad, lo que hace del terahercio una opción atractiva para usar en futuras redes inalámbricas. No son tan potentes como para resultar dañinas para los organismos (de hecho, son más débiles que el infrarrojo de un mando a distancia), pero ideales para llevar muchas señales por un mismo canal (como ocurre con la TDT, donde por una frecuencia van varias cadenas de TV).

La clave es que la hipotética banda del terahercio se mueve de manera muy fina, a diferencia del wifi o el 4G, que esparcen sus ondas por todos lados, «haciéndolas más vulnerables a ataques. A diferencia de las microondas, que se propagan en transmisiones de gran angular, las ondas de terahercio viajan en haces estrechos y muy direccionales», explica el ingeniero Josep Miquel Jornet, de la Universidad del Estado de Nueva York-Búfalo y participante en el estudio. «De algún modo el emisor lanza una señal que va buscando en todo momento al receptor. Si algo se interpone se podría pensar que la señal se corta». Pero la sorpresa ahora es que no es del todo así.

 

Esquema del experimento en que Alice manda un mensaje en terahercio a Bob. Parte de él se desvía en una columna hacia Eva, quien puede escucharlos

Esquema del experimento en que Alice manda un mensaje en terahercio a Bob. Parte de él se desvía en una columna hacia Eva, quien puede escucharlos U. Brown

«En las comunicaciones por microondas, un intruso puede colocar una antena en casi cualquier lugar del cono de transmisión y captar la señal sin interferir con el receptor deseado», explica Mittleman. «Suponiendo que el atacante pueda descifrar esa señal, puede escuchar a escondidas sin ser detectado. Pero en redes de terahercios, los haces estrechos implican que un interceptor debería colocar la antena entre el transmisor y el receptor. La idea era que no hay forma de hacerlo sin bloquear parte o toda la señal, lo que haría que un intento de escucha fuera fácilmente detectable por el receptor deseado». Pero no.

Mittleman y sus colegas de Brown, la Universidad Rice y la Universidad de Búfalo establecieron un enlace directo de datos de terahercios en línea entre un transmisor y un receptor, y experimentaron con dispositivos capaces de interceptar señales. «La señal puede ser muy direccional pero el intruso puede ser también muy muy pequeño», explica Jornet. Lo justo para desviar parte del chorro de datos. Incluso cuando el haz de datos es muy direccional, con un ángulo de cono de menos de 2 grados (en contraste con la transmisión de microondas, donde el ángulo es a menudo tan grande como 120 grados).

Colocaron una placa en el borde mismo de una viga o columna que es capaz de dispersar una pequeña porción de la señal. Para que un enlace de datos sea fiable, el diámetro del haz debe ser ligeramente mayor que la apertura del receptor. Eso deja un poco de señal para que un atacante trabaje sin proyectar una sombra detectable en el receptor.

Apenas una placa de metal puede redirigir la señal que llega a una columna, pudiendo interceptarla

Los investigadores demostraron que una pieza plana de metal podría redirigir una parte de señal que llega a la viga hasta un receptor secundario operado por un atacante. Los investigadores pudieron adquirir una señal utilizable en el segundo receptor sin una pérdida significativa de energía en el receptor primario.

El equipo mostró un enfoque aún más flexible (desde la perspectiva del atacante) utilizando un cilindro de metal en la viga en lugar de una placa plana.

«Los cilindros tienen la ventaja de que dispersan la luz en todas las direcciones, brindándole al atacante más opciones para configurar un receptor», explica Jornet. «Dada la física de la propagación de las ondas de terahercio, incluso un cilindro muy pequeño puede dispersar significativamente la señal sin bloquear el camino de la línea de visión».

Los investigadores demostraron otro tipo de ataque que involucra un divisor del haz colocado frente a un transmisor permitiría a un atacante robar lo suficiente como para ser útil, pero no tanto como para activar las alarmas entre los administradores de la red.

El resultado final, dicen los investigadores, es que si bien existen mejoras de seguridad inherentes asociadas con los enlaces de terahercio en comparación con las frecuencias más bajas, estas mejoras de seguridad aún están lejos de ser infalibles.

«Asegurar la transmisión inalámbrica de los espías ha sido un desafío desde los días de Marconi», dice Edward Knightly, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Rice. «Mientras que las bandas de terahercios dan un gran salto en esta dirección, desafortunadamente encontramos que hay métodos que pueden ser efectivos para interceptar la señal».

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