MIT研制出一种新型加密防伪标签

2020-02-25
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摘要 该技术的一个创新之处就是小型天线阵列,它通过标签与阅读器之间的反向散射,向前后传输数据。天线采用一些信号拆分与混合技术,在太赫兹范围内反向散射这些信号。

  据了解,假冒芯片让美国半导体行业每年遭受70亿至100亿美元的损失。为了防止供应链制假,美国麻省理工学院(MIT)研究人员发明了一种加密的身份标签,它小到足以适合几乎任何产品,并能验证其真实性。


图自MIT

  制假者,倾向于使用含有多个检查点的复杂路径,使验证它们的来源和真实性变得很困难。因此,公司最终会得到伪造的零件。这些资产在每个检查点都会易手,所以无线身份标签越来越普遍地用于资产认证。但是,这些标签要在不同的尺寸、成本、能量以及安全因素之间进行权衡,从而限制了它们的潜力。

  举例来说,如今流行的RFID射频识别标签就太大了,不适合微型物体,例如医疗与工业部件、汽车部件或者硅芯片。

  RFID标签也没有严格的安全措施。某些标签采用加密机制构建,以防止克隆并抵御黑客,但是它们尺寸太大,耗电太多。缩小标签的尺寸,意味着放弃封装天线(天线实现了射频通信)以及运行强大加密技术的能力。

  在一篇于2月20日在国际固态电路年度会议(ISSCC)上发表的论文中,研究人员们描述了一款身份芯片,权衡了所有这些因素。它的尺寸是毫米级的,并且运行在光伏二极管供电的相对低功耗的水平上。它也采用了一种无功耗的“反向散射”技术,长距离传输数据。它的工作频率比RFID技术高几百倍。算法优化技术也使得芯片能运行普通的加密方案,保证能耗极低的安全通信。


图自MIT

  该技术的一个创新之处就是小型天线阵列,它通过标签与阅读器之间的反向散射,向前后传输数据。在RFID技术中,反向散射被普遍使用。当标签将输入信号与传输数据相对应进行轻微调制,反射回阅读器时,反向散射就发生了。在研究人员们的系统中,天线采用一些信号拆分与混合技术,在太赫兹范围内反向散射这些信号。这些信号首先与阅读器连接,然后发送数据进行加密。

  天线阵列中实现了一种“波束转向(beam steering)”功能,天线将信号聚焦至阅读器,使之更加高效,增加信号的强度和范围,减少干扰。研究人员们表示,这是首次使用反向散射的标签来演示波束转向。

  天线中的微洞使来自阅读器的光线通过下方的光电二极管,光电二极管将光线转化为1伏特的电力。它启动了芯片的处理器,处理器运行芯片的“椭圆曲线加密算法(ECC)”。ECC采用私钥(仅用户知道)和公钥(广泛传播)来保持通信私密。在研究人员们的系统中,标签采用私钥和阅读器的公钥,来保证它自己只被合法的阅读器识别。这意味,任何没有阅读器私钥的窃听者,都不能仅通过监测无线链接来识别哪个标签是协议的一部分。

  目前,信号范围在5厘米左右,这被认为是远场范围,便于使用便携式标签扫描仪。下一步,研究人员希望挑战更远的距离。最终,他们想要许多标签连接一个远处的阅读器,例如供应链检查点的接收室。然后,许多资产就能得到迅速核实。此外,研究人员也希望,通过太赫兹信号本身来为芯片供电,从而不再需要光电二极管。

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