این تگ شناسایی کوچک و ضد دستکاری می تواند تقریباً هر چیزی را احراز هویت کند

چند سال پیش، محققان MIT یک برچسب شناسه رمزنگاری اختراع کردند که چندین برابر کوچکتر و به طور قابل توجهی ارزانتر از برچسب های فرکانس رادیویی سنتی (RFID) است که اغلب برای تأیید صحت آنها روی محصولات چسبانده می شود.

این تگ کوچک که امنیت بهتری نسبت به RFID ارائه می‌کند، از امواج تراهرتز استفاده می‌کند که کوچک‌تر هستند و بسیار سریع‌تر از امواج رادیویی حرکت می‌کنند. اما این تگ تراهرتز آسیب‌پذیری امنیتی عمده‌ای را با RFID‌های سنتی به اشتراک می‌گذاشت: یک جعل کننده می‌تواند برچسب را از روی یک کالای اصلی جدا کرده و دوباره آن را به یک جعلی متصل کند، و سیستم احراز هویت عاقلانه‌تر نیست.

محققان اکنون این آسیب پذیری امنیتی را با استفاده از امواج تراهرتز برای ایجاد یک برچسب شناسه ضد دستکاری که هنوز هم مزایای کوچک، ارزان و ایمن بودن را ارائه می دهد، برطرف کرده اند.

آنها ذرات فلزی میکروسکوپی را در چسبی که برچسب را به یک جسم می چسباند مخلوط می کنند و سپس از امواج تراهرتز برای تشخیص الگوی منحصر به فرد آن ذرات استفاده می کنند. روی سطح مورد Eunseok Lee، دانشجوی فارغ التحصیل مهندسی برق و علوم کامپیوتر (EECS) و نویسنده اصلی مقاله توضیح می دهد که شبیه به اثر انگشت، این الگوی چسب تصادفی برای تأیید اعتبار مورد استفاده می شود. روی برچسب ضد دستکاری

این ذرات فلزی اساساً مانند آینه ای برای امواج تراهرتز هستند. اگر یک دسته از قطعات آینه را روی سطحی پخش کنم و سپس نور را بتابانم روی که، بسته به روی جهت، اندازه، و محل آن آینه ها، من یک الگوی منعکس شده متفاوت دریافت می کنم. اما اگر تراشه را جدا کنید و دوباره بچسبانید، این الگو را از بین می‌برید.

محققان یک برچسب ضد دستکاری با انرژی نور تولید کردند که اندازه آن حدود 4 میلی متر مربع است. آنها همچنین یک مدل یادگیری ماشینی را نشان دادند که با شناسایی اثر انگشت الگوی چسب مشابه با دقت بیش از 99 درصد به تشخیص دستکاری کمک می کند.

از آنجایی که تولید تگ تراهرتز بسیار ارزان است، می‌توان آن را در یک زنجیره تامین عظیم پیاده‌سازی کرد. و اندازه کوچک آن برچسب را قادر می سازد تا به مواردی که برای RFID های سنتی بسیار کوچک هستند، مانند دستگاه های پزشکی خاص، متصل شود.

این مقاله که در کنفرانس مدارهای حالت جامد IEEE ارائه خواهد شد، با همکاری گروه هان و گروه سیستم‌ها و مدارهای کارآمد انرژی Anantha P. Chandrakasan، مدیر ارشد نوآوری و استراتژی MIT، رئیس دانشکده مهندسی MIT است. و پروفسور EECS وانوار بوش. نویسندگان مشترک شامل دانشجویان فارغ التحصیل EECS، Xibi Chen، Maitryi Ashok و Jaeyeon Won هستند.

جلوگیری از دستکاری

این پروژه تحقیقاتی تا حدی از کارواش مورد علاقه هان الهام گرفته شده است. کسب و کار یک برچسب RFID را روی شیشه جلوی وی چسباند تا عضویت وی در کارواش را تأیید کند. برای امنیت بیشتر، برچسب از کاغذ شکننده ساخته شده بود، بنابراین اگر یک مشتری کمتر صادق سعی کند آن را کنده و بچسباند، از بین می‌رود. روی شیشه جلوی متفاوت

اما این یک راه بسیار قابل اعتماد برای جلوگیری از دستکاری نیست. به عنوان مثال، کسی می تواند از محلولی برای حل کردن چسب استفاده کند و برچسب شکننده را با خیال راحت جدا کند.

هان می گوید، به جای احراز هویت برچسب، یک راه حل امنیتی بهتر، احراز هویت خود مورد است. برای رسیدن به این هدف، محققان چسب را در سطح مشترک بین برچسب و سطح آیتم مورد هدف قرار دادند.

برچسب ضد دستکاری آنها حاوی یک سری شکاف های کوچک است که امواج تراهرتز را قادر می سازد از برچسب عبور کرده و به ذرات فلزی میکروسکوپی که با چسب مخلوط شده اند برخورد کنند.

امواج تراهرتز به اندازه کافی کوچک هستند تا ذرات را شناسایی کنند، در حالی که امواج رادیویی بزرگتر حساسیت کافی برای دیدن آنها را ندارند. همچنین، استفاده از امواج تراهرتز با طول موج 1 میلی‌متری به محققان این امکان را داد تا تراشه‌ای بسازند که به آنتن بزرگ‌تر و خارج از تراشه نیاز ندارد.

پس از عبور از تگ و برخورد با سطح جسم، امواج تراهرتز برای احراز هویت به گیرنده منعکس می شوند یا به عقب پراکنده می شوند. چگونگی پراکندگی آن امواج به عقب بستگی دارد روی توزیع ذرات فلزی که آنها را منعکس می کند.

محققان چندین شکاف را روی تراشه قرار دادند تا امواج بتوانند به نقاط مختلف برخورد کنند روی سطح جسم، گرفتن اطلاعات بیشتر روی توزیع تصادفی ذرات

هان می‌گوید: «تکرار این پاسخ‌ها غیرممکن است، تا زمانی که رابط چسب توسط یک جعلی از بین برود.

یک فروشنده پس از چسباندن برچسب ضد دستکاری بر روی یک آیتم، خواندن اولیه را انجام می دهد و سپس آن داده ها را در ابر ذخیره می کند و بعداً از آنها برای تأیید استفاده می کند.

هوش مصنوعی برای احراز هویت

اما زمانی که زمان آزمایش برچسب ضد دستکاری فرا رسید، لی با مشکلی مواجه شد: انجام اندازه‌گیری‌های دقیق کافی برای تعیین اینکه آیا دو الگوی چسب با هم مطابقت دارند یا خیر، بسیار دشوار و زمان‌بر بود.

او با یکی از دوستانش در آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) تماس گرفت و آنها با هم این مشکل را با استفاده از هوش مصنوعی حل کردند. آنها یک مدل یادگیری ماشینی را آموزش دادند که می توانست الگوهای چسب را مقایسه کند و شباهت آنها را با دقت بیش از 99 درصد محاسبه کند.

لی می‌گوید: «یک اشکال این است که ما نمونه داده‌ای محدودی برای این نمایش داشتیم، اما اگر تعداد زیادی از این برچسب‌ها در زنجیره تأمین مستقر شوند، می‌توانیم در آینده شبکه عصبی را بهبود بخشیم و نمونه‌های داده‌های بسیار بیشتری را در اختیار ما قرار دهیم». .

سیستم احراز هویت نیز با این واقعیت محدود شده است که امواج تراهرتز از سطوح بالایی از دست دادن در حین انتقال رنج می برند، بنابراین سنسور فقط می تواند حدود 4 سانتی متر از برچسب فاصله داشته باشد تا به خواندن دقیق برسد. این فاصله برای برنامه‌هایی مانند اسکن بارکد مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما برای برخی استفاده‌های بالقوه، مانند یک باجه خودکار عوارض بزرگراه، بسیار کوتاه است. همچنین، زاویه بین سنسور و برچسب باید کمتر از 10 درجه باشد در غیر این صورت سیگنال تراهرتز بیش از حد کاهش می یابد.

هان می گوید، آنها قصد دارند در کارهای آینده به این محدودیت ها رسیدگی کنند و امیدوارند که محققان دیگر را تشویق کنند تا نسبت به آنچه که می توان با امواج تراهرتز انجام داد، علیرغم چالش های فنی فراوان، خوشبین تر شوند.

چیزی که ما واقعاً می خواهیم در اینجا نشان دهیم این است که استفاده از طیف تراهرتز می تواند فراتر از بی سیم پهن باند باشد. در این حالت می توانید از تراهرتز برای شناسه، امنیت و احراز هویت استفاده کنید. او اضافه می‌کند که امکانات زیادی وجود دارد.

این کار تا حدی توسط بنیاد ملی علوم ایالات متحده و بنیاد مطالعات پیشرفته کره پشتیبانی می شود.