Исследователи создают крошечный тег идентификации аутентификации

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) изобрели крошечный криптографический идентификатор, который может поместиться практически на любой продукт для проверки подлинности. Это включает интеграцию в более крупные кремниевые чипы. Микросхема идентификации миллиметрового размера объединяет криптографический процессор, антенную решетку и фотодиоды для питания.

Подделка - огромная проблема. Согласно отчету за 2018 год, по оценкам Организации экономического сотрудничества и развития, в 2020 году во всем мире будет продано контрафактных товаров на сумму около 2 триллионов долларов, а по оценке Ассоциации полупроводниковой промышленности США, годовые убытки полупроводниковой промышленности США составят около 7,5 миллиардов долларов <. / P>

«Полупроводниковая промышленность США ежегодно терпит убытки от 7 до 10 миллиардов долларов из-за поддельных чипов», - сказал Мухаммад Ибрагим Васик Хан, выпускник Массачусетского технологического института и исследователь группы. «Наш чип может быть легко интегрирован в другие электронные чипы в целях безопасности, поэтому он может иметь огромное влияние на промышленность. Наши чипы стоят несколько центов каждый, но технология бесценна ».

Исследователи говорят, что новая идентификационная метка решает многие проблемы, которые возникают с сегодняшними беспроводными идентификационными метками, используемыми для аутентификации, включая компромиссы в размере, стоимости, энергопотреблении и безопасности. Приведенные примеры включают метки радиочастотной идентификации (RFID), которые слишком велики для размещения на небольших продуктах, таких как медицинские и промышленные компоненты, автомобильные детали или кремниевые чипы, с ограниченными мерами безопасности. По словам Массачусетского технологического института, даже если теги обеспечивают схемы шифрования, они большие и энергоемкие.

Микросхема идентификации миллиметрового размера объединяет криптографический процессор, антенную решетку и фотоэлектрические диоды для питания. ( Изображение:любезно предоставлено исследователями MIT, отредактировано MIT News)

Исследователи из Массачусетского технологического института описывают свой ID-чип как «метку для всего», решающую многие проблемы, присущие сегодняшним беспроводным ID и RFID-меткам. В документе, опубликованном на недавней Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) IEEE, исследователи заявили, что микросхема идентификации работает на низком уровне мощности, подаваемой фотоэлектрическими диодами.

Еще одна интересная особенность заключается в том, что чип ID передает данные на дальние расстояния благодаря технологии «обратного рассеяния» без энергопотребления, которая работает на частоте «в сотни раз выше, чем RFID». Кроме того, по словам исследователей, чип использует методы оптимизации алгоритмов для запуска популярной схемы криптографии, которая обеспечивает безопасную связь с чрезвычайно низким энергопотреблением.

«Если я хочу отслеживать логистику, скажем, одиночного болта, зубного имплантата или силиконового чипа, современные RFID-метки не позволяют этого», - сказал соавтор Руонан Хан, доцент кафедры электротехники и компьютеров. В своем заявлении руководитель группы Terahertz Integrated Electronics Group в Microsystems Technology Laboratories (MTL). «Мы создали недорогой крошечный чип без упаковки, батарей или других внешних компонентов, который хранит и передает конфиденциальные данные».

Соавторы:аспиранты Мохамед И. Ибрагим и Мухаммад Ибрагим Васик Хан; бывший аспирант Чирааг С. Джувекар; бывший научный сотрудник Ванён Чжон; бывший постдоктор Рабиа Тугсе Язичигил, которая в настоящее время является доцентом Бостонского университета и приглашенным исследователем в Массачусетском технологическом институте; и Ананта П. Чандракасан, декан инженерной школы Массачусетского технологического института и профессор электротехники и информатики Ванневар Буш.

Команда хотела создать лучшую RFID-метку, исключив упаковку, которая увеличивает размер и стоимость; использовать высокую частоту терагерца, около 100 ГГц и 10 ТГц, чтобы обеспечить интеграцию антенной решетки и беспроводной связи на больших расстояниях считывателя, а также добавить криптографические протоколы.

Ибрагим сказал, что они разработали «довольно большую системную интеграцию», которая позволила исследователям упаковать все на монолитный кремниевый чип размером 1,6 квадратных миллиметра.

Тег ID (справа) отправляет беспроводную связь на расстояние до считывателя, конкурирующее с более крупными метками RFID (слева), и может запускать криптографические алгоритмы, чтобы помочь защитить практически любой продукт в цепочке поставок. ( Изображение:любезно предоставлено исследователями Массачусетского технологического института )

Исследователи заявили, что чип ID объединяет в себе набор небольших антенн, которые передают данные взад и вперед посредством обратного рассеяния между тегом и считывателем, в котором антенны используют методы разделения и микширования сигналов для обратного рассеяния сигналов в терагерцовом диапазоне. «Эти сигналы сначала соединяются со считывателем, а затем отправляют данные для шифрования».

В антенной решетке также используется функция управления лучом, которая увеличивает мощность и дальность сигнала и снижает помехи. По словам исследователей, это первая демонстрация управления лучом в метке обратного рассеяния.

В чипе ID используются фотодиоды для питания процессора чипа, который использует схему «криптографии с эллиптической кривой» (ECC), которая объединяет частные и открытые ключи для обеспечения конфиденциальности связи.

«Оптимизация криптографического кода и оборудования позволяет схеме работать на энергоэффективном и небольшом процессоре, - сказал Язичигил, доцент Бостонского университета и приглашенный научный сотрудник Массачусетского технологического института.

«Это всегда компромисс, - сказала она. «Если вы терпите более высокий бюджет и больший размер, вы можете включить криптографию. Но проблема состоит в том, чтобы обеспечить безопасность такого маленького тега с небольшим бюджетом ».

Следующие шаги исследователей заключаются в расширении диапазона текущего сигнала примерно на пять сантиметров и подаче питания на чип через терагерцовые сигналы для устранения фотодиодов.