研究人员开发分子密码来加密数据 | 数据加密最前沿

2024-10-31

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在当今的信息时代，确保数据安全至关重要。从不可见的墨水（已使用了数百年（甚至数千年）的历史）到当今用于保护数字数据的高级加密技术，已经记录了我们从不希望的眼睛隐藏信息的愿望。

但是现在，随着分子密码学这个新兴领域的出现，科学已经将其带入了一个新的水平，其中信息隐藏在分子或生物分子加密系统中。另外，随着我们生成越来越多的数据，我们将很快超过使用基于硅的芯片存储数据的能力，而基于分子的存储系统具有扩展我们的存储容量的潜力。

鉴于其具有存储，处理和传输大量信息的能力，DNA显然是领先者。但是，尽管已经使用DNA证明了生物信息存储，但存在一些缺陷，例如，天然构件的数量有限，可重写性有限，易于降解以及成本高昂。

因此，在最近发表于《先进科学》上的一篇论文中，根特大学的研究人员已着手解决方案，通过使用合成大分子作为数据加密编码的替代方法来解决与基于DNA的信息存储有关的一些弊端。

“尽管近年来已开发出许多协议来存储有关非天然，序列定义的大分子的信息，但是随着个人和企业寻求更复杂，更防欺诈的技术，数据加密仍然是未来分子数据管理中的重要方面，”作者在研究中表示。

为此，研究小组创建了一个程序，该程序使用一系列分子构件可逆地编写分子PIN码，这些构件可以使用多组分反应（称为Passerini 3-组分反应）组装成多种组合，广泛用于合成化学。通过更换一种试剂，该团队能够改变单体之间的键合性质，从而使序列的主链成为热可逆键-这意味着当PIN序列受热时，它很容易断裂。

反应中的特定分子成分被指定为数字1-4（PIN的数字），并与可以通过质量分析轻松识别的分子标记或指纹相关联。这些分子标记物对于读出非常重要，因为它们各自具有独特的同位素模式，可用于在质量分析过程中标记手指在序列中的位置。

通过两步的迭代过程，团队能够化学地写出数字PIN码1-2-3-4，该数字的位置可通过指定为ABCD的指纹来识别。创建代码后，然后将代码加热以使其破裂并加扰，因为当混合物冷却时，它会以完全随机的顺序重新组合PIN码。

为了检索加密的信息，在分子陷阱的存在下加热了加扰序列，该分子陷阱与现在分离的单体单元形成的分子键比彼此之间更有利的键。然后，可以使用质量分析轻松鉴定出现在分离出的单体，并根据单体附着的指纹识别出原始密码。

“使用四种不同的异氰酸酯（分子PIN号）可以实现4 ⁴（256）种可能的组合，这意味着8位的存储容量很小。” 然而，我们的策略可以很容易地扩展到广泛的其他异氰酸酯化合物，从而显着扩展可编码数字的数量，以将可能的排列数量增加到n ⁴。“在序列定义的大分子中实施可靠，动态的共价化学可以被认为是下一代数据加密和解密技术发展的重要进步。”【转载时需注明出处：https://www.ekongsoft.com/news/2020/552.htm】

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