将电脑病毒藏在DNA中

文章作者:管理一号 | 2019-02-16
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图片来历:nanalyze

来历:举世科学

DNA作为贮存生物信息的结构,从演化发生以来一向坚持着安稳、安全的功用。运用4个碱基的组合,它传递着一代又一代的遗传暗码。这种暗码组合的优越性现在也被科学家看在眼里,相似计算机中的1和0,他们运用ATCG相同发明了信息贮存代码。可是黑客能不能会侵略DNA代码呢?现在来看,答案相同是必定的。

DNA是一种存储信息的办法,运用ATCG四个碱基,组成了生物体的遗传信息,引导生物的发育与生命机能的工作。科学家们从前运用DNA的信息存储功用,将书本、录音、动图,甚至是亚马逊的礼品卡存于其间,跨过了生物与计算机之间的距离。

 

后来,华盛顿大学信息安全研讨人员有了这样一个主意:假如能将歹意代码存入DNA,会带来怎样的危险?所以,他们进行了一次实验,他们规划了一段用ATCG编码的歹意代码,并成功的在互联网上买到了由此代码组成的DNA,当测序仪对此段DNA进行测序并运用电脑软件进行数据剖析时,歹意代码被发动并侵略了电脑。

研讨人员以为,考虑到现在基因测序的运用领域越来越广,尽管现在还没有依据标明基因测序或许基因数据面对此类安全问题,可是未来,一旦有黑客建议相似进犯,将或许盗取大型实验室的知识产权,污染用于违法查询的DNA剖析数据。也有或许,企业可以运用这项运用维护其转基因产品的商业秘要。

从数字信息到生物信息

从理论上看,将信息存储在DNA中并不困难。在电脑中,每一个字符都由0、1进行编码,任何数字化的内容,不管是视频仍是图片亦或是一段程序,本质上都是一串串的0和1。而在生物体中,遗传信息存储在DNA中,代码变成了碱基:A、C、G、T。简略地说,用DNA存储数字信息相当于用A、C、G、T替代了0和1。

2012年,哈佛大学教授、美国基因工程学家乔治·丘奇(George Church)及其团队在科学期刊Science上发文,介绍了他们将DNA用作信息存储前言,运用DNA微芯片编写了一本5万余字的书,制造了54898个DNA序列,运用测序仪就可以阅读了这本书。在论文中,作者写道:“DNA是已知最安稳和密布的信息前言之一,跟着DNA组成和测序技能的开展,DNA将成为越来越可行的存储前言。”

 

2016年,纽约基因组研讨中心的研讨人员开发了一套新的编码体系,可以极大地添加DNA分子的数据存储容量,他们将一部电影、一个电脑操作体系、一篇论文、一个电脑病毒以及一张50美元的亚马逊礼品卡进行“碱基编码”,发生了一份包括7.2万个DNA片段的文库,一家DNA组成公司协助他们组成了实体DNA。为了再次重现DNA中贮存的数据,他们对DNA进行了测序,并运用软件将遗传信息转化为二进制代码,简直无差错的,可以重现一切文件。

2017年,乔治·丘奇等人又在Nature上刊文论述了他们怎么运用基因修改技能CRISPR将图片和短片编码到了一群活细菌的基因组中。他们所制造的短片有5帧,每一帧,研讨人员用104个DNA片段进行编码。接着,研讨人员以每天一帧的速度,将短片的DNA片段植入到大肠杆菌中,5天的时分,将整部短片植入到了大肠杆菌中。之后,研讨人员再对大肠杆菌进行测序,即可读取并复原短片。作者以为,这项研讨标明,在活细胞的基因组中可以安稳的存储实在的数据。

 

生物学家们的研讨证明,将数字信息存储于DNA中,甚至是活细胞的基因组中是可行的,且这些信息可以以较高的精准度复原。并且DNA存储有一种先天的优势,不需求很严苛的条件,其间的信息可以保存上百年,假如将其保存在阴凉、枯燥的当地,其间的信息甚至可以保存不计其数年。

大多数生物学家和计算机科学家看到了DNA存储无以复加的优势和宽广的运用远景,但华盛顿大学的计算机安全研讨专家却留意到了其间潜在的危险。

将电脑病毒藏在DNA中

华盛顿大学计算机科学教授Tadayoshi Kohno等人留意到,基因检测越来越常见。部分原因来自于DNA测序价格继续的下降,2000年左右,对一个人进行全基因组测序需求1亿美金,到现在,这一价格现已下降为约1000美金,研讨人员们的未来方针是期望将这一价格降低到100美金。价格的下降、操作的快捷让DNA测序运用规模越来越广泛,不仅仅是根底生物学,还包括考古学、违法查询、产前诊断等等。在美国,个人基因检测现已成为一种潮流,为家中宠物进行基因检测也越来越盛行。

这就不得不考虑一种危险:DNA样本来自外部来历,这或许难以适当地检查,那么其间是否会包括一个或几个存储歹意代码的DNA片段?当这些DNA片段被测序并运用电脑软件进行处理剖析时,将对计算机安全形成怎样的影响?

华盛顿大学的研讨人员开端了他们的实验。为了简化整个实验,首要,他们在一个用于DNA测序数据处理的开源软件中人为的引进一个程序缺点。实际上,研讨人员剖析了许多用于DNA数据处理与剖析的开源生物信息学东西,他们发现许多东西都没有遵从最佳的计算机安全保证办法,这给进犯者留下了潜在的缝隙。

接着研讨人员规划了一个歹意计算机代码,期望运用“缓冲区溢出”进犯计算机,缓冲区溢出是针对程序规划缺点,向程序输入缓冲区写入使之溢出的内容,然后损坏程序运转,趁程序中止之际攫取程序甚至计算机体系的控制权。

不过将歹意计算机代码转化为DNA分子的进程并没有研讨人员原本想的那么简略,当他们将精心规划的歹意代码以A、T、G、C的方式输入DNA分子组成网站时,呈现了满屏的过错。

 

 

他们了解到,为了使DNA样本坚持安稳,A、T、G、C有必要坚持适宜的份额。研讨人员不得不重复编写歹意代码,以找到适宜的方式。按下订货按钮的一周后,一小瓶样本就寄到了研讨人员的手中。

 

经过测序,DNA样本中的歹意程序被“开释”了出来,进犯软件缝隙,侵略了电脑。“咱们从理论上证明了,运用DNA存储歹意代码可以进犯计算机,可是咱们现在并没有依据标明DNA测序或许DNA数据的安全性现在正遭到进犯,咱们期望在技能老练之前,最好在新式技能的前期就考虑安全要挟。”担任该项意图华盛顿大学计算机科学教授Tadayoshi Kohno以为。“由于在真实的进犯呈现之前,安全问题更简单处理。”

研讨人员以为,假如黑客真的选用这项进犯办法,那么他们就或许取得有价值的知识产权,或许或许污染与违法有关的基因剖析成果。当然,企业也或许在转基因产品中植入歹意代码,以维护其商业秘要。“未来这或许转变成一些风趣,或许带来要挟的运用。”研讨人员表明。

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