網(wǎng)絡(luò)安全研究人員旨在實(shí)現(xiàn)真正的非克隆識(shí)別和認(rèn)證標(biāo)簽，以保護(hù)全球系統(tǒng)免受越來(lái)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(bào)告中，來(lái)自美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Sushant Rassay和電氣與計(jì)算機(jī)工程研究人員團(tuán)隊(duì)演示了納米尺度的標(biāo)簽，以探索基于固有隨機(jī)性的機(jī)電光譜特性，作為指紋制造過(guò)程。納米機(jī)電超小尺寸和透明組件(NEMS)標(biāo)簽為物理篡改和克隆提供了強(qiáng)大的免疫力。通過(guò)為超低功率無(wú)線電子設(shè)備開(kāi)發(fā)可靠的電源，NEMS通?？梢詫h(huán)境中的機(jī)械能和振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。該小組還開(kāi)發(fā)了一種自適應(yīng)算法，將光譜特征數(shù)字化為二進(jìn)制指紋。該實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)了秘密(隱形)NEMS的潛力，以確保許多產(chǎn)品和消費(fèi)品的識(shí)別和認(rèn)證。
發(fā)展技術(shù)打擊假冒貿(mào)易
假冒貿(mào)易的出現(xiàn)將嚴(yán)重影響全球經(jīng)濟(jì)體系，同時(shí)升級(jí)造成廣泛的社會(huì)破壞，并將國(guó)際安全威脅作為白領(lǐng)的根源。傳統(tǒng)上，通過(guò)生成數(shù)字指紋或水印，并使用物理標(biāo)簽來(lái)識(shí)別、認(rèn)證和跟蹤真品，來(lái)打擊假冒貿(mào)易。物理標(biāo)簽的有效性可以通過(guò)它們對(duì)各種商品的適用性來(lái)定義，從食品到電子產(chǎn)品，從持久性到克隆和相關(guān)的生產(chǎn)成本。研究人員開(kāi)發(fā)了多種通用物理標(biāo)簽技術(shù)，包括快速響應(yīng)(QR)模式、通用產(chǎn)品代碼(UPC)和射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽。但是這樣的技術(shù)有限，帶來(lái)了安全隱患。因此，科學(xué)家最近開(kāi)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(shí)別識(shí)別和認(rèn)證標(biāo)簽的實(shí)質(zhì)性限制。在這項(xiàng)研究中，Rassay等人提出了一種利用納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)實(shí)現(xiàn)不可見(jiàn)物理標(biāo)簽的根本不同的方法。該構(gòu)建體在各種產(chǎn)品中是通用的，并且可以保持對(duì)篡改和克隆的實(shí)質(zhì)性免疫。
NEMS標(biāo)簽顯示了由大量高品質(zhì)因數(shù)共振峰組成的機(jī)電頻譜特性。一般來(lái)說(shuō)，Q因子描述的是振蕩器或諧振器的特性和諧振器儲(chǔ)能的性質(zhì)，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(chǔ)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(biāo)簽不受物理篡改和克隆的影響。高性?xún)r(jià)比的標(biāo)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(biāo)簽，Rassay等人用壓電薄膜在兩個(gè)金屬層之間添加標(biāo)簽，并通過(guò)選擇透明材料形成組件層來(lái)增強(qiáng)標(biāo)簽，然后將標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)在玻璃基板上以評(píng)估其透明度。這些元件提供了大的機(jī)電耦合系數(shù)，允許以最小的磁功率激發(fā)機(jī)械共振模式。該團(tuán)隊(duì)最終繪制了NEMS標(biāo)簽，并用掃描電子顯微鏡觀察了產(chǎn)品，以突出其光學(xué)透明度。
行動(dòng)原則與數(shù)字翻譯
在開(kāi)發(fā)NEMS標(biāo)簽的過(guò)程中，科學(xué)家們研究了機(jī)電光譜的特征，以便于識(shí)別。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了NEMS標(biāo)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(jī)械共振模式?；诠舱衲Ｊ较鄳?yīng)峰值的變化特征。一個(gè)二進(jìn)制字符串被分配給NEMS標(biāo)簽。
材料分布的隨機(jī)性使他們能夠用獨(dú)特的數(shù)字指紋創(chuàng)建視覺(jué)上完全相同的NEMS標(biāo)簽，這僅反映在他們的光譜特征上，因此幾乎不可能進(jìn)行逆向工程。標(biāo)簽的隨機(jī)性和固有的不確定性是可取的，因?yàn)樗鼈兲峁┝藘蓚€(gè)明顯的安全優(yōu)勢(shì)：首先，它們?cè)试S團(tuán)隊(duì)為每個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備創(chuàng)建唯一的標(biāo)識(shí)符或指紋。其次，基于材料固有的隨機(jī)性，有利于在制造過(guò)程中保護(hù)信息，從而防止產(chǎn)品被偽造。翻譯器包括無(wú)線查詢(xún)和數(shù)字翻譯組件，其中團(tuán)隊(duì)實(shí)施了一系列精心設(shè)計(jì)的步驟來(lái)生成分配給每個(gè)NEMS標(biāo)簽的唯一二進(jìn)制字符串。
表征NEMS標(biāo)簽
為了測(cè)量光譜特征標(biāo)簽，Rassay等。近場(chǎng)無(wú)線詢(xún)問(wèn)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(shí)別(ICR)電磁近場(chǎng)微探針，通過(guò)磁耦合進(jìn)行無(wú)線查詢(xún)。該團(tuán)隊(duì)將微探針垂直放置在距離標(biāo)簽不到2毫米的地方，并將其連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀上，以測(cè)量整個(gè)光譜的反射響應(yīng)。然后，研究團(tuán)隊(duì)比較了從陣列中隨機(jī)選擇的四個(gè)NEMS標(biāo)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(shù)的熵。作為概念證明，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用設(shè)備之間的漢明距離(用于比較兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)串的度量)來(lái)測(cè)量對(duì)應(yīng)于光譜特征的二進(jìn)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(gè)NEMS標(biāo)簽的熵。
通過(guò)這種方式，Sushant Rassay和他的同事展示了一種新的物理標(biāo)簽技術(shù)，用于識(shí)別和驗(yàn)證秘密納米電子標(biāo)簽的電子標(biāo)簽的使用(NEMS)。超微型設(shè)備提供了一種光學(xué)透明和視覺(jué)上不可檢測(cè)的間接信息存儲(chǔ)方法。他們?cè)O(shè)計(jì)了NEMS標(biāo)簽的光譜特性，使其具有大量的高q機(jī)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(tuán)隊(duì)獲得了NEMS標(biāo)簽的獨(dú)特指紋?？茖W(xué)家還開(kāi)發(fā)了一種翻譯算法，可以為光譜特征的每個(gè)標(biāo)簽分配一個(gè)二進(jìn)制字符串。NEMS標(biāo)簽產(chǎn)生的更大熵和魯棒性突出了這項(xiàng)技術(shù)識(shí)別和認(rèn)證產(chǎn)品的潛力。
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