Исследователи Массачусетского технологического института разработали криптографическую метку, которая использует терагерцовые волны для проверки подлинности предметов. Аутентификация происходит за счёт распознавая уникального рисунка микроскопических металлических частиц, подмешенных в клей, на котором держится метка.
На картинке три слоя: капля клея, блестящие круглые металлические кусочки и компьютерный чип. Розовые лазеры проходят через чип, попадают на круглые металлические детали и отражаются обратно.
Новая метка в несколько раз меньше и значительно дешевле традиционных радиочастотных меток (RFID), которые обычно прикрепляются к товарам для проверки их подлинности. Она также обеспечивает повышенную безопасность в сравнении с RFID, поскольку использует ТГц-волны. Но у этой терагерцовой метки есть общая с традиционными RFID уязвимость: мошенник может отклеить метку от подлинного товара и прикрепить её к подделке.
Исследователи решили устранить эту уязвимость. Они подмешали микроскопические металлические частицы в клей, которым метка приклеивается к предмету, а затем используют терагерцовые волны для обнаружения уникального рисунка, который эти частицы образуют на поверхности предмета. Подобно отпечатку пальца, этот случайный рисунок клея используется для проверки подлинности предмета.
Пройдя через метку и ударившись о поверхность предмета, терагерцовые волны отражаются на приемник для проверки подлинности предмета
Эти металлические частицы, по сути, являются зеркалами для ТГц-волн. Если разложить кучу зеркальных частиц на поверхности, а затем направить на неё свет, то в зависимости от ориентации, размера и расположения этих частиц можно получить разный отражённый рисунок. Но если отклеить чип и прикрепить его заново, этот рисунок будет уничтожен.
Исследователи изготовили метку размером всего около 4-х квадратных миллиметров. Они также продемонстрировали модель машинного обучения, которая помогает обнаружить фальсификацию, определяя рисунки клея с точностью >99%.
Поскольку производство терагерцовой метки обходится недорого, ее можно использовать в масштабных цепочках поставок. А крошечный размер позволяет прикреплять метку к предметам, слишком маленьким для традиционных радиометок, например, к некоторым медицинским приборам.
Предотвращение взлома
На изобретение метки исследователей вдохновила автомойка, которая клеила RFID-метки на лобовые стекла автомобилей, чтобы подтвердить, что владельцы являются клиентами автомойки. Для дополнительной безопасности метка была сделана из хрупкой бумаги — если кто-то попытается её отклеить и перенести на своё авто, она порвётся.
Но это не слишком надежный способ избежать мошенничества. Например, можно смыть клей растворителем и безопасно удалить хрупкую метку.
Вместо того чтобы проверять подлинность метки, лучше проверять подлинность самого предмета. Чтобы добиться этого, исследователи нанесли слой клея на границу между меткой и поверхностью предмета.
Такая антивандальная метка содержит ряд мельчайших щелей, которые позволяют терагерцовым волнам проходить через метку и обнаруживать микроскопические частицы металла, подмешанные в клей.
ТГц-волны достаточно малы, чтобы обнаружить эти частицы, в то время как более крупные радиоволны не обладают достаточной чувствительностью. Кроме того, использование терагерцовых волн с длиной волны 1 мм позволило исследователям создать чип, которому не нужна большая антенна, расположенная вне чипа.
Пройдя через метку и ударившись о поверхность объекта, ТГц-волны отражаются и попадают в приемник для аутентификации. То, как именно отражаются волны, зависит от распределения металлических частиц в клее.
Продавец будет снимать первые показания с метки, как только она будет наклеена на товар, а затем сохранять эти данные в облаке, чтобы впоследствии использовать их для проверки.
ИИ для аутентификации
Когда пришло время протестировать метку, учёные столкнулись столкнулся с проблемой: сверять совпадение двух узоров частиц в клее оказалось слишком сложно и долго.
ТЗА помощью обратились к специалистам Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), которые решили проблему с помощью искусственного интеллекта. Исследователи создали модель, которая могла сравнивать образцы рисунков и сопоставлять их с точностью более 99 %.
К сожалению, выборка данных для ИИ была ограничена, но в будущем, когда метки приобретут широкое распространение, нейросеть можно будет улучшить.
Система аутентификации также ограничена тем, что терагерцовые волны имеют высокий уровень потерь при передаче, поэтому датчик должен находиться на расстоянии около 4 сантиметров от метки, чтобы получить точные показания. Для сканеров штрих-кодов такое расстояние не проблема, но может ею стать, например, в автоматизированных кассах для оплаты проезда по автомагистралям. Кроме того, угол между датчиком и меткой должен составлять менее 10 градусов, иначе ТГц-сигнал будет сильно ослаблен. В дальнейшем эти ограничения планируется устранить.
Применение терагерцового спектра может выходить далеко за рамки широкополосной беспроводной связи. Его можно использовать для идентификации, безопасности, аутентификации и других задач. Удастся ли внедрить эту технологию, покажет время.
Спасибо за внимание!
Источник: habr.com
