תג קריפטוגרפי שפותח ב-MIT משתמש בגלי טרה-הרץ כדי לאמת פריטים על ידי זיהוי הדפוס הייחודי של חלקיקי מתכת מיקרוסקופיים המעורבבים בדבק שמדביק את התג למשטח הפריט. קרדיט: חוסה-לואיס אוליברס, MIT. צ'יפ באדיבות החוקרים
MIT מהנדסים פיתחו תג שיכול לחשוף עם כמעט מושלם דיוק אם פריט אמיתי או מזויף. המפתח נמצא בדבק בגב התג.
לפני מספר שנים, חוקרי MIT המציאו תג מזהה קריפטוגרפי קטן פי כמה וזול משמעותית מהתגיות המסורתיות בתדרי רדיו (RFID) המודבקים לרוב על מוצרים כדי לאמת את האותנטיות שלהם.
תג זעיר זה, המציע אבטחה משופרת על פני RFID, משתמש בגלי טרה-הרץ, שהם קטנים יותר ובעל תדרים גבוהים בהרבה מגלי רדיו. אבל תג terahertz זה חלק פגיעות אבטחה גדולה עם RFIDs מסורתיים: זייפן יכול לקלף את התג מפריט מקורי ולחבר אותו מחדש לזיוף, ומערכת האימות לא תהיה חכמה יותר.
החוקרים התגברו כעת על פגיעות אבטחה זו על ידי מינוף גלי טרה-הרץ לפיתוח תג מזהה נגד חבלה שעדיין מציע את היתרונות של היותו זעיר, זול ומאובטח.
אבטחה משופרת עם גלי Terahertz
הם מערבבים חלקיקי מתכת מיקרוסקופיים לתוך הדבק שמדביק את התג לחפץ, ואז משתמשים בגלי טרה-הרץ כדי לזהות את התבנית הייחודית שחלקיקים אלה יוצרים על פני הפריט. בדומה לטביעת אצבע, דפוס הדבק האקראי הזה משמש לאימות הפריט, מסביר Eunseok Lee, סטודנט לתואר שני בהנדסת חשמל ומדעי המחשב (EECS) ומחבר ראשי של מאמר על התג נגד חבלה.
"חלקיקי המתכת האלה הם בעצם כמו מראות לגלי טרה-הרץ. אם הייתי מפזר חבורה של חלקי מראה על משטח ואז מאיר עליו אור, בהתאם לכיוון, הגודל והמיקום של אותן מראות, אקבל דפוס משתקף שונה. אבל אם אתה מקלף את השבב ומחבר אותו מחדש, אתה הורס את הדפוס הזה", מוסיף רונן האן, פרופסור חבר ב-EECS, שעומד בראש קבוצת Terahertz Integrated Electronics במעבדת המחקר לאלקטרוניקה.
לאחר מעבר דרך התג ופוגע במשטח האובייקט, גלי טרה-הרץ משתקפים, או מתפזרים לאחור, למקלט לצורך אימות. "אי אפשר לשכפל את התגובות האלה, כל עוד ממשק הדבק נהרס על ידי זייף", אומר האן. קרדיט: באדיבות החוקרים
החוקרים ייצרו תג נגד חבלה המופעל באמצעות אור שגודלו כ-4 מילימטרים רבועים. הם גם הדגימו מודל למידת מכונה שעוזר לזהות חבלה על ידי זיהוי טביעות אצבע דומות של דפוס דבק עם יותר מ-99 אחוז דיוק.
מכיוון שתג ה-terahertz הוא כל כך זול לייצור, ניתן ליישם אותו לאורך שרשרת אספקה עצומה. והגודל הקטנטן שלו מאפשר לתג להיצמד לפריטים קטנים מדי עבור RFIDs מסורתיים, כמו מכשירים רפואיים מסוימים.
המאמר, שיוצג בכנס IEEE Solid State Circuits, הוא שיתוף פעולה בין הקבוצה של האן וקבוצת המעגלים והמערכות היעילים באנרגיה של אננתה פ. צ'נדרקאסן, מנהלת החדשנות והאסטרטגיה הראשית של MIT, דיקן בית הספר להנדסה ב-MIT. , והפרופסור של Vannevar Bush ל-EECS. מחברים שותפים כוללים סטודנטים לתארים מתקדמים EECS Xibi Chen, Maitryi Ashok וג'אייון וון.
חידושים במניעת חבלה
פרויקט המחקר הזה נוצר בחלקו בהשראת שטיפת המכוניות האהובה על האן. העסק הדביק תג RFID על השמשה הקדמית שלו כדי לאמת את חברותו לשטיפת המכוניות. ליתר אבטחה, התג היה עשוי מנייר שביר כך שהוא ייהרס אם לקוח פחות מהגון ינסה לקלף אותו ולהדביק אותו על שמשה קדמית אחרת.
אבל זו לא דרך אמינה במיוחד למנוע התעסקות. לדוגמה, מישהו יכול להשתמש בפתרון כדי להמיס את הדבק ולהסיר בבטחה את התג השביר.
במקום לאמת את התג, פתרון אבטחה טוב יותר הוא לאמת את הפריט עצמו, אומר האן. כדי להשיג זאת, החוקרים כיוונו את הדבק לממשק שבין התג למשטח הפריט.
התג שלהם למניעת התעסקות מכיל סדרה של חריצים זעירים המאפשרים לגלי טרה-הרץ לעבור דרך התג ולפגוע בחלקיקי מתכת מיקרוסקופיים שעורבבו לתוך הדבק.
גלי טרה-הרץ קטנים מספיק כדי לזהות את החלקיקים, בעוד שלגלי רדיו גדולים יותר לא תהיה רגישות מספקת כדי לראות אותם. כמו כן, שימוש בגלי טרה-הרץ באורך גל של 1 מילימטר אפשר לחוקרים ליצור שבב שאינו זקוק לאנטנה גדולה יותר, מחוץ לשבב.
לאחר מעבר דרך התג ופוגע במשטח האובייקט, גלי טרה-הרץ משתקפים, או מתפזרים לאחור, למקלט לצורך אימות. האופן שבו גלים אלה מפוזרים לאחור תלוי בהפצה של חלקיקי מתכת המשקפים אותם.
החוקרים הכניסו מספר חריצים על השבב כך שגלים יכולים לפגוע בנקודות שונות על פני העצם, וללכוד מידע נוסף על התפלגות אקראית של חלקיקים.
"אי אפשר לשכפל את התגובות האלה, כל עוד ממשק הדבק נהרס על ידי זייף", אומר האן.
ספק יבצע קריאה ראשונית של התג למניעת שיבוש ברגע שהוא היה תקוע על פריט, ולאחר מכן מאחסן את הנתונים הללו בענן, תוך שימוש בהם מאוחר יותר לאימות.
אימות AI
אבל כשהגיע הזמן לבחון את התג נגד שיבוש, לי נתקל בבעיה: זה היה מאוד קשה וגרך זמן לקחת מדידות מדויקות מספיק כדי לקבוע אם שני דפוסי דבק תואמים.
הוא פנה אל חבר במעבדת MIT למדעי המחשב והבינה המלאכותית (CSAIL) ויחד הם התמודדו עם הבעיה באמצעות AI. הם אימנו מודל למידת מכונה שיכול להשוות דפוסי דבק ולחשב את הדמיון שלהם עם יותר מ-99 אחוז דיוק.
"חסרון אחד הוא שהייתה לנו דגימת נתונים מוגבלת להדגמה הזו, אבל נוכל לשפר את הרשת העצבית בעתיד אם מספר גדול מהתגים הללו ייפרסו בשרשרת אספקה, ויתנו לנו הרבה יותר דגימות נתונים", אומר לי. .
מערכת האימות מוגבלת גם על ידי העובדה שגלי טרה-הרץ סובלים מרמות גבוהות של אובדן במהלך השידור, כך שהחיישן יכול להיות במרחק של כ-4 סנטימטר בלבד מהתג כדי לקבל קריאה מדויקת. המרחק הזה לא יהווה בעיה עבור יישום כמו סריקת ברקוד, אבל הוא יהיה קצר מדי עבור שימושים פוטנציאליים מסוימים, כגון בתא אגרה אוטומטי בכביש מהיר. כמו כן, הזווית בין החיישן לתג צריכה להיות פחות מ-10 מעלות אחרת אות הטרה-הרץ יתדרדר יותר מדי.
הם מתכננים לטפל במגבלות הללו בעבודה עתידית, ומקווים לעורר חוקרים אחרים להיות אופטימיים יותר לגבי מה שניתן להשיג עם גלי טרה-הרץ, למרות האתגרים הטכניים הרבים, אומר האן.
"דבר אחד שאנחנו באמת רוצים להראות כאן הוא שהיישום של ספקטרום הטרה-הרץ יכול לחרוג הרבה מעבר לאלחוטי בפס רחב. במקרה זה, אתה יכול להשתמש ב-terahertz לזיהוי, אבטחה ואימות. יש הרבה אפשרויות בחוץ", הוא מוסיף.
עבודה זו נתמכת, בין השאר, על ידי הקרן הלאומית למדע של ארה"ב וקרן קוריאה ללימודים מתקדמים.
