用于防篡改产品识别和认证的纳米机电标签
网络安全研究人员旨在实现真正不可克隆的识别和认证标签，以保护全球系统免受日益增多的假冒攻击。在现在发表在Nature: Microsystems & Nanoengineering上的一份新报告中，Sushant Rassay 和佛罗里达大学电气和计算机工程研究人员团队展示了纳米级标签，以探索机电光谱特征作为基于固有随机性的指纹的制造过程。纳米机电的超微型尺寸和透明成分(NEMS) 标签提供了对物理篡改和克隆工作的实质性免疫力。通过为超低功率无线电子设备开发可靠的电源，NEMS 通常可以将来自环境的机械能和振动能形式转换为电能。该团队还开发了自适应算法，将光谱特征数字转换为二进制指纹。实验强调了秘密(隐身)NEMS 在一系列产品和消费品中安全识别和认证的潜力。
开发打击假冒贸易的技术
假冒贸易的出现会对全球经济体系产生重大影响，同时不断升级以造成广泛的社会损害并构成国际安全威胁，成为白领的根源。通常使用物理标签通过生成数字指纹或水印来识别、验证和跟踪真品来打击假冒贸易。物理标签的有效性可以通过其对从食品到电子产品的各种商品的适用性、对克隆的坚持以及相关的生产成本来定义。研究人员开发了多种通用物理标签技术，包括快速响应 (QR) 图案、通用产品代码(UPC) 和射频识别(RFID) 标签。然而，这种技术是有限的，因此会带来安全风险。因此，科学家最近开发了纳米级物理不可克隆功能或纳米物理不可克隆功能(PUF)，以识别识别和认证标签的实质性限制。在这项研究中，Rassay 等人。提出了一种使用纳米机电系统 (NEMS) 实现隐身物理标签的完全不同的方法。这些构建体保持了对篡改和克隆的显着免疫力，具有跨一系列产品的通用适用性。
NEMS 标签显示了由大量高质量因子(Q) 共振峰组成的机电光谱特征。一般而言，Q 因子描述了振荡器或谐振器的特性以及谐振器存储能量的性质，其中较高的 Q 表示振荡分散缓慢，从而导致相对于存储的能量较低的能量损失率。谐振器。这些物理特性与其超微型尺寸和透明成分相结合，确保了 NEMS 标签对物理篡改和克隆工作的免疫力。具有成本效益的标签可用于背景噪声和干扰较大的杂乱环境。为了创建 NEMS 标签，Rassay 等人。夹一层压电薄膜在两个金属层之间，并通过选择透明材料形成组成层来增强标签，然后在玻璃基板上实施标签以评估其透明度。这些成分提供了大的机电耦合系数，以允许以极小的磁力激发机械共振模式。该团队最终对 NEMS 标签进行了图案化，并使用扫描电子显微镜(SEM)观察了产品以突出其光学透明度。
行动原理和数字翻译
在 NEMS 标签的开发过程中，科学家们深入研究了机电光谱特征的特性以促进识别。该团队设计了 NEMS 标签的横向几何形状，以在感兴趣的小频率范围 (80-90 MHz) 上创建大量高 Q 机械共振模式。基于共振模式对应峰的变化特征，Rassay 等人。为 NEMS 标签分配了一个二进制字符串。
材料分布的随机性使他们能够创建具有独特数字指纹的视觉上相同的 NEMS 标签，这些数字指纹仅反映在其光谱特征中，因此几乎不可能进行逆向工程。标签成分的随机和内在不确定性是可取的，因为它提供了两个不同的安全优势;首先，它允许团队为每个批量制造的设备创建唯一的标识符或指纹。其次，基于材料的内在随机性有利于在制造过程中保护信息，从而防止假冒产品。翻译程序包含无线询问和数字翻译组件，团队在其中实施了一系列精心设计的步骤 生成指定给每个 NEMS 标签的唯一二进制字符串。
表征 NEMS 标签
为了测量光谱特征标签，Rassay 等人。在 80 到 90 MHz 的频率范围内使用近场无线询问。为了实现这一点，他们定位了智能字符识别(ICR) 磁性近场微探针，线圈半径为 50 µm，用于通过磁耦合进行无线询问。该团队将微探针放置在距标签不到 2 毫米的垂直距离处，连接到网络分析仪以测量整个频谱的反射响应。然后，该团队比较了他们从阵列中随机挑选的四个 NEMS 标签的光谱特征。例如，分配给光谱签名指纹的 31 位字符串突出了秘密 NEMS 技术的熵。作为概念证明，该团队使用设备间汉明距离量化了十个具有相同设计的 NEMS 标签在不同温度范围下的熵(用于比较两个二进制数据串的度量)来测量对应于光谱特征的二进制串的唯一性。
防伪隐身技术展望
通过这种方式，Sushant Rassay 及其同事展示了一种新的物理标签技术来识别和验证秘密纳米机电(NEMS) 标签的机电光谱特征的使用。超小型设备为信息存储提供了一种光学透明且视觉上无法检测的间接方法。他们设计了 NEMS 标签的光谱特征，使其具有大量高 Q 机械共振峰。由于材料特性的内在变化和制造过程的外在变化，该团队获得了 NEMS 标签的不同指纹。科学家们还开发了一种翻译算法来为光谱特征指定一个二进制字符串每个标签。NEMS 标签由此产生的大熵和稳健性突出了该技术识别和验证产品的潜力。
标签： 纳米机电标签