VDNABDS, un protocolo criptográfico basado en ADN para mejorar la seguridad en la nube

Summary

El objetivo del protocolo VDNABDS es mejorar la seguridad en la nube mediante técnicas de cifrado basadas en ADN para generar claves rápidas e inquebrantables. Su objetivo es proteger datos sensibles contra ataques de fuerza bruta y cuánticos, asegurando al mismo tiempo un alto rendimiento, escalabilidad e integración fluida con los sistemas modernos en la nube.

Abstract

Los sistemas modernos de almacenamiento en la nube suelen tener dificultades para equilibrar la seguridad y el alto rendimiento; el cifrado con alto rendimiento tiende a ralentizar las operaciones, mientras que soluciones más rápidas pueden comprometer la seguridad de los datos. Para resolver esto, desarrollamos la Seguridad de Datos Basada en ADN Variacional (VDNABDS), un sistema de cifrado de próxima generación inspirado en la estructura biológica del ADN. En lugar de depender únicamente de algoritmos matemáticos tradicionales, este método convierte la información específica del usuario en secuencias similares a ADN usando los cuatro nucleótidos (A, T, C, G), y luego aplica técnicas inteligentes de barajado y transformación para proteger los archivos almacenados en la nube. Este método combina la generación dinámica de claves con patrones inspirados en la biotecnología, logrando cifrado rápido sin sacrificar protección. En las pruebas, este método generó claves seguras en solo 5 ms, lo que es 15 veces más rápido que modelos existentes como Cloud Security with Dynamic Encryption Sequences (CSDES), y completó el cifrado completo en 4 s, incluso bajo una alta carga de usuarios de casi 1.000 usuarios simultáneos. El método propuesto también proporciona una defensa excepcional contra amenazas cibernéticas, ofreciendo combinaciones únicas de teclas 1 x^{10 38}, haciendo prácticamente imposibles ataques de fuerza bruta y cuánticos. Su diseño adaptativo actualiza constantemente los patrones de seguridad, lo que la hace altamente resistente a la intrusión. Lo importante es que se integra de forma fluida con las plataformas en la nube existentes, permitiendo un acceso rápido a los datos y manteniendo fuertes salvaguardas de privacidad. Experimentos reales demostraron que VDNABDS supera consistentemente a los modelos tradicionales de cifrado tanto en velocidad como en fiabilidad. Con su arquitectura robusta, escalable e independiente del hardware, este sistema es especialmente adecuado para sectores como la sanidad, las finanzas y la defensa, donde la sensibilidad de los datos es fundamental. De cara al futuro, nuestro objetivo es ampliar este modelo de cifrado biológico a smartphones y dispositivos de Internet de las Cosas (IoT), allanando el camino para una nueva era de protección de datos rápida, segura y resistente a la cuantía.

Introduction

La computación en la nube se ha convertido en esencial para los servicios de datos modernos, ofreciendo flexibilidad, escalabilidad y eficiencia. Sin embargo, con esta adopción generalizada aumenta la exposición a amenazas cibernéticas, especialmente aquellas que apuntan a la confidencialidad e integridad de los datos. Los algoritmos de cifrado tradicionales como AES-256 y RSA, aunque ampliamente utilizados, enfrentan limitaciones crecientes. Estos métodos requieren grandes recursos computacionales y son vulnerables a tecnologías en evolución como la computación^{cuántica 1}. Esto genera una necesidad urgente de s....

Protocol

Esta investigación no involucró participantes humanos, animales ni el uso de muestras biológicas. Todas las pruebas y evaluaciones se realizaron con datos generados artificialmente, incluyendo identificadores aleatorios como direcciones MAC, fechas de nacimiento y cadenas de contraseñas. No se recopiló, retuvo ni examinó información personal o sensible en ninguna etapa. Dentro del protocolo VDNABDS (Figura 1), las claves basadas en entrada estaban restringidas a valores sintéticos y no rastreables, sirviendo únicamente para ilustrar el rendimiento y los resultados funcionales en un entorno controlado. Cad....

Results

El protocolo VDNABDS propuesto fue evaluado mediante una serie de experimentos simulados en entornos de nube para evaluar su rendimiento frente a métodos criptográficos tradicionales y otros basados en ADN. Las métricas de evaluación incluyeron el tiempo de generación de claves, las velocidades de cifrado y descifrado, la entropía de las claves y la escalabilidad bajo cargas variables^{de usuario 11}.

Discussion

La aparición del cifrado basado en ADN ha abierto una nueva frontera en la criptografía postcuántica. Sin embargo, la adopción en el mundo real ha quedado rezagada debido a limitaciones en la reproducibilidad, escalabilidad y dependencia del hardware. Técnicas como las propuestas por Ahmed et al. y Sharma et al. abordaron ciertas vulnerabilidades en la nube utilizando modelos de ADN y blockchain, pero carecían de manejo dinámico de claves y mostraron una resistencia limitada a entornos d.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
JAVA	Oráculo
CloudSim	Github
Python	Fundación de software en Python