網(wǎng)絡安全研究人員旨在實現(xiàn)真正的非克隆識別和認證標簽，以保護全球系統(tǒng)免受越來越多的假冒攻擊。在《自然：微系統(tǒng)與納米工程》年發(fā)布的新報告中，來自美國佛羅里達大學的Sushant Rassay和電氣與計算機工程研究人員團隊演示了納米尺度的標簽，以探索基于固有隨機性的機電光譜特性，作為指紋制造過程。納米機電超小尺寸和透明組件(NEMS)標簽為物理篡改和克隆提供了強大的免疫力。通過為超低功率無線電子設備開發(fā)可靠的電源，NEMS通常可以將環(huán)境中的機械能和振動能轉化為電能。該小組還開發(fā)了一種自適應算法，將光譜特征數(shù)字化為二進制指紋。該實驗強調(diào)了秘密(隱形)NEMS的潛力，以確保許多產(chǎn)品和消費品的識別和認證。
發(fā)展技術打擊假冒貿(mào)易
假冒貿(mào)易的出現(xiàn)將嚴重影響全球經(jīng)濟體系，同時升級造成廣泛的社會破壞，并將國際安全威脅作為白領的根源。傳統(tǒng)上，通過生成數(shù)字指紋或水印，并使用物理標簽來識別、認證和跟蹤真品，來打擊假冒貿(mào)易。物理標簽的有效性可以通過它們對各種商品的適用性來定義，從食品到電子產(chǎn)品，從持久性到克隆和相關的生產(chǎn)成本。研究人員開發(fā)了多種通用物理標簽技術，包括快速響應(QR)模式、通用產(chǎn)品代碼(UPC)和射頻識別(RFID)標簽。但是這樣的技術有限，帶來了安全隱患。因此，科學家最近開發(fā)了納米尺度物理不可克隆功能或納米尺度物理不可克隆功能(PUF)，以識別識別和認證標簽的實質性限制。在這項研究中，Rassay等人提出了一種利用納米機電系統(tǒng)(NEMS)實現(xiàn)不可見物理標簽的根本不同的方法。該構建體在各種產(chǎn)品中是通用的，并且可以保持對篡改和克隆的實質性免疫。
NEMS標簽顯示了由大量高品質因數(shù)共振峰組成的機電頻譜特性。一般來說，Q因子描述的是振蕩器或諧振器的特性和諧振器儲能的性質，其中較高的Q表示振蕩傳播較慢，其能量損失率低于諧振器儲能。諧振器。這些物理特性，加上其超小尺寸和透明組件，確保NEMS標簽不受物理篡改和克隆的影響。高性價比的標簽可用于背景噪音和干擾較大的雜亂環(huán)境。為了創(chuàng)建NEMS標簽，Rassay等人用壓電薄膜在兩個金屬層之間添加標簽，并通過選擇透明材料形成組件層來增強標簽，然后將標簽實現(xiàn)在玻璃基板上以評估其透明度。這些元件提供了大的機電耦合系數(shù)，允許以最小的磁功率激發(fā)機械共振模式。該團隊最終繪制了NEMS標簽，并用掃描電子顯微鏡觀察了產(chǎn)品，以突出其光學透明度。
行動原則與數(shù)字翻譯
在開發(fā)NEMS標簽的過程中，科學家們研究了機電光譜的特征，以便于識別。該團隊設計了NEMS標簽的橫向幾何形狀，以在感興趣的小頻率范圍(80-90兆赫)內(nèi)產(chǎn)生大量高q機械共振模式?；诠舱衲Ｊ较鄳逯档淖兓卣鳌Ｒ粋€二進制字符串被分配給NEMS標簽。
材料分布的隨機性使他們能夠用獨特的數(shù)字指紋創(chuàng)建視覺上完全相同的NEMS標簽，這僅反映在他們的光譜特征上，因此幾乎不可能進行逆向工程。標簽的隨機性和固有的不確定性是可取的，因為它們提供了兩個明顯的安全優(yōu)勢：首先，它們允許團隊為每個大規(guī)模生產(chǎn)的設備創(chuàng)建唯一的標識符或指紋。其次，基于材料固有的隨機性，有利于在制造過程中保護信息，從而防止產(chǎn)品被偽造。翻譯器包括無線查詢和數(shù)字翻譯組件，其中團隊實施了一系列精心設計的步驟來生成分配給每個NEMS標簽的唯一二進制字符串。
表征NEMS標簽
為了測量光譜特征標簽，Rassay等。近場無線詢問在80至90兆赫的頻率范圍內(nèi)使用。為此，他們找到了半徑50米的智能字符識別(ICR)電磁近場微探針，通過磁耦合進行無線查詢。該團隊將微探針垂直放置在距離標簽不到2毫米的地方，并將其連接到網(wǎng)絡分析儀上，以測量整個光譜的反射響應。然后，研究團隊比較了從陣列中隨機選擇的四個NEMS標簽的光譜特性。例如，分配給光譜特征指紋的31位字符串突出了秘密NEMS技術的熵。作為概念證明，該團隊通過使用設備之間的漢明距離(用于比較兩個二進制數(shù)據(jù)串的度量)來測量對應于光譜特征的二進制串的唯一性，從而量化了相同溫度下不同溫度范圍內(nèi)十個NEMS標簽的熵。
通過這種方式，Sushant Rassay和他的同事展示了一種新的物理標簽技術，用于識別和驗證秘密納米電子標簽的電子標簽的使用(NEMS)。超微型設備提供了一種光學透明和視覺上不可檢測的間接信息存儲方法。他們設計了NEMS標簽的光譜特性，使其具有大量的高q機械共振峰。由于材料特性的內(nèi)部變化和制造工藝的外部變化，團隊獲得了NEMS標簽的獨特指紋?？茖W家還開發(fā)了一種翻譯算法，可以為光譜特征的每個標簽分配一個二進制字符串。NEMS標簽產(chǎn)生的更大熵和魯棒性突出了這項技術識別和認證產(chǎn)品的潛力。
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