为阻止供应链造假而开发的密码ID标签
麻省理工学院(MIT)的研究人员发明了一种加密ID标签，这种标签很小，几乎可以安装在任何产品上，并可以验证其真实性，这有助于阻止供应链上的假冒行为。
供应链造假每年给企业造成数十亿美元的损失，为了打击这一问题，麻省理工学院(MIT)的研究人员发明了一种加密ID标签，这种标签很小，几乎可以安装在任何产品上，并验证其真实性。
经济合作与发展组织2018年的一份报告估计，2020年全球将有价值约2万亿美元的假冒商品销售。这对消费者和从世界各地不同来源订购零部件的公司来说是个坏消息。
造假者往往使用复杂的路线，包括许多检查点，这使得核实它们的来源和真实性具有挑战性。因此，公司最终可能会得到模仿的零件。随着在每个检查点易手，无线身份标签在资产验证方面正变得越来越流行。但这些标签的大小、成本、能源和安全权衡都不同，限制了它们的潜力。
例如，流行的射频识别(RFID)标签太大，无法安装在医疗和工业部件、汽车部件或硅芯片等微小物体上。RFID标签也没有严格的安全措施。有些标签是用加密方案构建的，以防止克隆和抵御黑客，但它们规模庞大，功耗巨大。缩小标签意味着放弃天线包(它可以实现无线电频率通信)和强大的加密能力。
麻省理工学院研究人员的毫米大小的ID芯片集成了一个密码处理器，一个在高太赫兹范围内传输数据的天线阵列，以及用于发电的光伏二极管。麻省理工学院
研究人员已经开发出一种能权衡所有这些因素的身份芯片。它是毫米大小的，依靠光伏二极管提供的相对较低的功率运行。它还使用一种无功率的“反向散射”技术在远距离传输数据，该技术的工作频率比射频识别高数百倍。算法优化技术也使芯片能够运行一种流行的加密方案，以确保使用极低的能量进行安全通信。
“我们称它为‘一切的标签’。’一切都应该意味着一切，”微系统技术实验室(MTL)太赫兹集成电子集团(太赫兹集成电子集团)负责人、电气工程和计算机科学系副教授韩若南说。“如果我想追踪物流，比如单个螺栓、牙齿植入物或硅芯片，目前的RFID标签无法做到这一点。我们制造了一种低成本的微型芯片，没有封装、电池或其他外部组件，用于存储和传输敏感数据。”
在论文中加入Han的有:研究生Mohamed I. Ibrahim, Muhammad Ibrahim Wasiq Khan和Chiraag S. Juvekar;前博士后郑万英(Wanyeong Jung);前博士后Rabia Tugce Yazicigil，目前是波士顿大学助理教授和麻省理工学院访问学者;以及Anantha P. Chandrakasan，他是麻省理工学院工程学院院长，Vannevar Bush电气工程和计算机科学教授。
系统集成
这项工作一开始是为了创造更好的RFID标签。该团队希望摒弃包装，因为包装会使标签体积庞大，增加制造成本。他们还希望在微波和红外辐射之间的高太赫兹频率下进行通信——大约100千兆赫和10太赫兹——这使得天线阵列芯片集成和更远距离的无线通信成为可能。最后，他们想要加密协议，因为RFID标签基本上可以被任何阅读器扫描并不加区别地传输数据。
要实现所有这些功能，通常需要构建一个相当大的芯片。相反，研究人员提出了“一个相当大的系统集成”，研究生Mohamed I. Ibrahim说，这使得把所有东西都放在一个只有1.6平方毫米的单片硅片上，这意味着，不是分层的。
一项创新是一组小天线，通过标签和阅读器之间的反向散射来来回传输数据。反向散射通常用于RFID技术，当标签将输入信号反射回读卡器时，会发生轻微的调制，与传输的数据相对应。在研究人员的系统中，天线使用一些信号分裂和混合技术来向后散射太赫兹范围内的信号。这些信号首先与阅读器连接，然后发送数据进行加密。
尽管ID标签只有芝麻大小，但它(放大后的，右)可以在比更大的RFID标签(左)更远的读取器距离上发送无线通信，还可以运行加密算法，帮助确保供应链中几乎所有产品的安全。麻省理工学院
天线阵列实现了一个“波束转向”功能，天线将信号聚焦到阅读器上，使它们更高效，增加信号强度和范围，并减少干扰。据研究人员称，这是第一次通过后向散射标签演示光束控制。
天线上的小孔可以让读卡器发出的光通过下面的光电二极管，将光转换成大约1伏的电流。这为芯片的处理器供电，处理器运行芯片的“椭圆曲线密码”(ECC)方案。ECC使用私钥(只有用户知道)和公钥(广泛传播)的组合来保持通信的私密性。在研究人员的系统中，标签使用私钥和读写器的公钥，仅向有效读写器标识自己。这意味着任何不拥有读取器私钥的窃听者都不应该仅仅通过监控无线链接来识别哪个标签是协议的一部分。
波士顿大学助理教授、博士后Rabia Tugce Yazicigil表示，通过优化密码和硬件，该方案可以在一个节能的小型处理器上运行。“这总是一种权衡，”她说，“如果你能容忍更高的功率预算和更大的尺寸，你可以把加密技术也包括进来。”但挑战在于，在如此小的标签中，低功耗预算的安全性。”
推到极致
目前，信号范围约为5厘米，这被认为是一个远场范围，便于便携式标签扫描仪的使用。易卜拉欣说，接下来，研究人员希望进一步“突破极限”。最终，他们希望许多标签都能定位一个遥远地方的读卡器，比如供应链检查点的接收室。许多资产可以迅速核实。
易卜拉欣说:“我们认为我们可以有一个不需要靠近标签的阅读器作为中心枢纽，所有这些芯片都可以引导它们的信号与一个阅读器对话。”
研究人员还希望通过太赫兹信号本身完全为芯片供电，从而消除对光电二极管的任何需求。
这种芯片体积小，易于制造，价格便宜，这意味着它们也可以嵌入更大的计算机硅芯片中，而这些芯片经常成为造假的目标。
“由于假冒芯片，美国半导体行业每年遭受70亿到100亿美元的损失，”研究生穆罕默德·易卜拉欣·瓦西克·汗(Muhammad Ibrahim Wasiq Khan)说。“出于安全目的，我们的芯片可以无缝集成到其他电子芯片中，所以它可能会对工业产生巨大影响。我们的芯片每个几美分，但技术是无价的。”
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