miércoles, 16 de septiembre de 2009

LA NANOTECNOLOGÍA

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas.

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos.


Nano es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.

En conclusión: la Nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.





  • HISTORIA
    En una conferencia impartida en 1959 por uno de los grandes físicos del siglo pasado, el maravilloso teórico y divulgador Richard Feynman, ya predijo que "había un montón de espacio al fondo" (el título original de la conferencia fue "There’s plenty of room at the bottom") y auguraba una gran cantidad de nuevos descubrimientos si se pudiera fabricar materiales de dimensiones atómicas o moleculares. Hubo que esperar varios años para que el avance en las técnicas experimentales, culminado en los años 80 con la aparición de la Microscopía Túnel de Barrido (STM) o de Fuerza Atómica (AFM), hiciera posible primero observar los materiales a escala atómica y, después, manipular átomos individuales
    A continuación se
    muestra una breve cronología sobre la nanotecnología
    Los años 40: Von Neuman estudia la posibilidad de crear
    sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costes.
  • 1959: Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo".
  • 1966: Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador para destrozar el tumor que le está matando. Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es un gran éxito.
  • 1982 Gerd Binning y Heinrich Rohrer, descubrieron el Microscopio de Efecto Túnel (Premio Nobel 1986).
  • 1985: Se descubren los buckminsterfullerenes
  • 1989: Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir el tamaño de las cosas utilizando láser.






Nanotecnología avanzada






La nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación molecular es un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito(compuesto por carbono, principalmente) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenadorA partir de los incontables ejemplos encontrados en la biología se sabe que miles de millones de años de retroalimentación evolucionada puede producir máquinas biológicas sofisticadas y estocásticamente optimizadas. Se tiene la esperanza que los desarrollos en nanotecnología harán posible su construcción a través de algunos significados más cortos, quizás usando principios biométicos. Sin embargo, K. Eric Drexler y otros investigadores han propuesto que la nanotecnología avanzada, aunque quizá inicialmente implementada a través de principios miméticos, finalmente podría estar basada en los principios de la ingeniería mecánica. Determinar un conjunto de caminos a seguir para el desarrollo de la nanotecnología molecular es un objetivo para el proyecto sobre el mapa de la tecnología liderado por Instituto Memorial Batelle (el jefe de varios laboratorios nacionales de EEUU) y del Foresigth Insitutte. Ese mapa debería estar completado a finales de 2006.



Riesgos potenciales

  • Sustancias viscosas: Una variante de esto es la “Sustancia viscosa verde”, un escenario en que la nanobiotecnología crea una máquina nanométrica que se autoreplica que consume todas las partículas orgánicas, vivas o muertas, creando un cieno -como una masa orgánica muerta. En ambos casos, sin embargo, sería limitado por el mismo mecanismo que limita todas las formas vivas (que generalmente ya actúan de esta manera): energía disponible.


  • Veneno y toxicidad: Hay una posibilidad que las nanopartículas en agua potable pudieran ser dañinas para los humanos y otros animales. Las células de colon expuestas a partículas de dióxido de titanio se ha encontrado que se descomponen a mayor velocidad de la normal. Las nanopartículas de dióxido de titanio se usan normalmente en pantallas de sol, haciéndolas transparentes, al contrario de las grandes partículas de dióxido de titanio, que hacen a las pantallas de sol parecer blancas.


  • Armas: La militarización de la nanotecnología es una aplicación potencial. Mientras los nanomateriales avanzados obviamente tienen aplicaciones para la mejora de armas existentes y el hardware militar a través de nuevas propiedades (tales como la relación fuerza-peso o modificar la reflexión de la radiación, por medio de cambios térmicos moleculares para aplicaciones sigilosas), y la electrónica molecular podría ser usada para construir sistemas informáticos muy útiles para misiles, no hay ninguna manera obvia de que alguna de las formas que se tienen en la actualidad o en un futuro próximo puedan ser militarizadas más allá de lo que lo hacen otras tecnologías como la ingeniería genética.


IMPACTO EN LA VIDA MODERNA


Su impacto en la vida moderna aún parece una historia de ciencia ficción. Fármacos que trabajan a nivel atómico, microchips capaces de realizar complejos análisis genéticos, generación de fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con microrrobots, combates de plagas y contaminación a escala molecular, son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el uso de la nanotecnología, conocimiento que permite manipular la materia a escala nanométrica, es decir, átomo por átomo.
Considerado por la
comunidad científica internacional como uno de los más "innovadores y ambiciosos" proyectos de la ciencia moderna, la nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un discurso pronunciado en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel, quien estableció las bases de un nuevo campo científico.
Vinculado a la investigación científica desarrollada por las principales
instituciones públicas de educación superior, la nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en campos como la llamada nanomedicina -aplicación de técnicas que permitan el diseño de fármacos a nivel molecular-, la nanobiología y el desarrollo de microconductores.


Bibliografías:
















sábado, 25 de julio de 2009

Algoritmos de Encriptación - Algoritmo Playfair

¿Qué es la criptografía?


La criptografía es la ciencia de usar las matemáticas para encriptar y desencriptar datos. Una vez que la información ha sido encriptada, puede ser almacenada en un medio inseguro o enviada a través de una red insegura (como Internet) y aún así permanecer secreta. Luego, los datos pueden desencriptarse a su formato original.




¿Qué es el proceso de encriptación y desencriptación?
La encriptación es el proceso en el cual los datos a proteger son traducidos a algo que parece aleatorio y que no tiene ningún significado (los datos encriptados o cifrados). La desencriptación es el proceso en el cual los datos encriptados son convertidos nuevamente a su forma original.





¿Qué es un algoritmo criptográfico?


Un algoritmo criptográfico, o cifrador, es una función matemática usada en los procesos de encriptación y desencriptación. Un algoritmo criptográfico trabaja en combinación con una llave (un número, palabra, frase, o contraseña) para encriptar y desencriptar datos. Para encriptar, el algoritmo combina matemáticamente la información a proteger con una llave provista. El resultado de este cálculo son los datos encriptados. Para desencriptar, el algoritmo hace un cálculo combinando los datos encriptados con una llave provista, siendo el resultado de esta combinación los datos desencriptados (exactamente igual a como estaban antes de ser encriptados si se usó la misma llave). Si la llave o los datos son modificados el algoritmo produce un resultado diferente.






Objetivo de un Algoritmo de Encriptación:
Hacer tan difícil como sea posible desencriptar los datos sin utilizar la llave.


Algoritmos de clave simétrica
Los algoritmos de clave simétrica, también llamados de clave secreta o privada, son los algoritmos clásicos de encriptación en los cuales un mensaje es encriptado utilizando para ello una cierta clave sin la cual no puede recuperarse el mensaje original.
El esquema básico de los algoritmos de clave simétrica es:
MENSAJE + CLAVE = CÓDIGO (encriptación)
CÓDIGO + CLAVE = MENSAJE (desencriptación)


Entre estos tenemos:

  • ALGORITMO DE ENCRIPTACIÓN DES
    Estándar de encriptación de datos del gobierno de USA (Data Encription Standard).Codifica haciendo bloques de datos de 64 bits y utilizando una clave de 56 bits.ALGORITMO DE

  • ENCRIPTACIÓN 3DES
    Opera con bloques de datos de 64 bits. Existen diversos tipos, cada uno utiliza el algoritmo DES tres veces, unas ocasiones con 2 claves de 56 bits, y otras con 3 claves de 56 bits.
  • ALGORITMO DE ENCRIPTACIÓN BLOWFISH
    Codificador simétrico de bloques que se puede utilizar como sustituto de los algoritmos DES o IDEA. Toma una clave de longitud variable, entre 32 y 448 bits.Considerado como un sistema de encriptación fuerte.

Encriptación Simétrica
La encriptación asimétrica permite que dos personas puedan enviarse información encriptada, sin necesidad de compartir la llave de encriptación. Se utiliza una llave pública para encriptar el texto y una llave privada para desencriptar.

Los algoritmos de encriptación asimétrica más conocidos son:


  • RSA ( Rivest , Shamir , Adleman )
    Creado en 1978, hoy es el algoritmo de mayor uso en encriptación asimétrica. Tiene dificultades para encriptar grandes volúmenes de información, por lo que es usado por lo general en conjunto con algoritmos simétricos.
  • Diffie-Hellman (& Merkle )
    No es precisamente un algoritmo de encriptación sino un algoritmo para generar llaves públicas y privadas en ambientes inseguros.
  • ECC ( Elliptical Curve Cryptography )
    Es un algoritmo que se utiliza poco, pero tiene importancia cuando es necesario encriptar grandes volúmenes de información.


Algoritmo Playfair


Criptosistema Playfair

Este sistema criptográfico fue inventado en 1854 por Charles Wheatstone, pero debe su nombre al Baron Playfair de St Andrews quien promovió el uso de este criptosistema.

El alfabeto Playfair no reconoce la Ñ y representa igual la I que la J.


¿Cómo Funciona?


  • El algoritmo utiliza una tabla o matriz de 5x5.

  • La tabla se llena con una palabra o frase secreta descartando las letras repetidas. Se rellenan los espacios de la tabla con las letras del alfabeto en orden. Usualmente se omite la "W" y se utiliza la "V" en su lugar o se reemplazan las "J" por "I".

  • La frase secreta usualmente se ingresa a la tabla de izquierda a derecha y arriba hacia abajo o en forma de espiral.

  • La frase secreta junto con las convenciones para llenar la tabla de 5x5 constituyen la clave de encriptación.

    Ejemplo1:
    Si la frase secreta es "CRIPTOSISTEMA PLAYFAIR"
    Llenaremos de izquierda a derecha y arriba hacia abajo y omitiremos la W.
    Se obtiene lo siguiente:




¿Cómo se realiza La Encriptación?



El mensaje original que se desea encriptar es dividido en bloques de dos caracteres cada uno y se le aplican las siguientes cuatro reglas en orden:
1.Si en el bloque las dos letras son la misma, se reemplaza la segunda generalmente por una X (oalguna letra poco frecuente) y se encripta el nuevo par.
2.Si las dos letras del bloque aparecen en la misma fila de la tabla, cada una se reemplaza por la letra adyacente que se encuentra a su derecha (si es la letra que se encuentra en la última posición a la derecha de la fila se la reemplaza con la primera de la izquierda de esa fila). Ej. SM se reemplazará por EA y AE por OM.
3.Si las dos letras del bloque aparecen en la misma columna de la tabla, cada una se reemplaza por la letra adyacente que se encuentra por debajo (si es la letra que se encuentra en la última posición inferior de la columna se la reemplaza con la primera de arriba de esa columna). Ej. LC se reemplazará por GO y GQ por QC.
4.Si las letras no se encuentran en la misma fila ni columna se las reemplaza se determina el rectángulo formado por los dos caracteres y se encripta tomando los caracteres que están en las esquinas del rectángulo y en la misma fila que el carácter a encriptar. Ej. SB se reemplazará por MY y KR por HP.


Algunas Páginas Consultadas:


http://www.cryptoforge.com.ar/seguridad.htm
http://www.textoscientificos.com/criptografia/privada
http://www.virusprot.com/LibroAES1105.htm
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/bb972216.aspx
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/bb972217.aspx


GRACIAS.