Hace unos años, los investigadores del MIT inventaron un etiqueta de identificación criptográfica Eso es varias veces más pequeño y significativamente más barato que las etiquetas tradicionales de radiofrecuencia (RFID) que a menudo se fijan a los productos para verificar su autenticidad.
Esta pequeña etiqueta, que ofrece una seguridad mejorada sobre los RFID, utiliza ondas Terahertz, que son más pequeñas y tienen frecuencias mucho más altas que las ondas de radio. Pero esta etiqueta de Terahertz compartió una gran vulnerabilidad de seguridad con los RFID tradicionales: un falsificador podría despegar la etiqueta de un elemento genuino y volver a colocarlo en una falsa, y el sistema de autenticación no sería más sabio.
Los investigadores ahora han superado esta vulnerabilidad de seguridad al aprovechar las ondas de Terahertz para desarrollar una etiqueta de identificación antitamping que todavía ofrece los beneficios de ser pequeños, baratos y seguros.
Mezcla partículas de metal microscópico en el pegamento que pega la etiqueta a un objeto, y luego usan ondas Terahertz para detectar el patrón único que se forman esas partículas en la superficie del artículo. Similar a una huella digital, este patrón de pegamento aleatorio se usa para autenticar el artículo, explica Eunseok Lee, un estudiante graduado de Ingeniería Eléctrica e Informática (EECS) y autor principal de un artículo sobre la etiqueta antitamperante.
“Estas partículas de metal son esencialmente como los espejos para las ondas de terahertz. Si extiende un montón de piezas de espejo en una superficie y luego brilla la luz sobre eso, dependiendo de la orientación, el tamaño y la ubicación de esos espejos, obtendría un patrón reflejado diferente. Pero si se quita la pizca y se vuelve a toque, lo que destruye ese patrón”, agrega Ruonan Han, un profesor asociado, el profesor, el profesor, el profesor de la titela, agrega el patrón de ruonan, un profesor asociado, un things, lo que conduce, lo que conduce el thing, lo que aporta el thel, agrega el patrón Ruonan, un profesor asociado. Grupo de electrónica integrada en el Laboratorio de Investigación de Electrónica.
Los investigadores produjeron una etiqueta antitampista con luz ligera que tiene aproximadamente 4 milímetros cuadrados de tamaño. También demostraron un modelo de aprendizaje automático que ayuda a detectar la manipulación al identificar huellas digitales de patrón de pegamento similares con más del 99 por ciento de precisión.
Debido a que la etiqueta Terahertz es tan barata de producir, podría implementarse en una cadena de suministro masiva. Y su pequeño tamaño permite que la etiqueta se adhiera a los artículos demasiado pequeños para los RFID tradicionales, como ciertos dispositivos médicos.
El documento, que se presentará en la Conferencia IEEE Solid State Circuits, es una colaboración entre el grupo de Han y el grupo de circuitos y sistemas de eficiencia energética de Anantha P. Chandrakasan, director de innovación y estrategia del MIT, decano de la Escuela de Ingeniería del MIT, y la profesora de EECS de Vannevar Bush. Los coautores incluyen a los estudiantes de posgrado de las CEE Xibi Chen, Maitryi Ashok y Jaeyeon Won.
Prevención de manipulación
Este proyecto de investigación se inspiró en parte en el lavado de autos favorito de Han. El negocio pegó una etiqueta RFID en su parabrisas para autenticar su membresía de lavado de autos. Para mayor seguridad, la etiqueta estaba hecha de papel frágil, por lo que se destruiría si un cliente menos que honesta intentaba despegarla y pegarla en un parabrisas diferente.
Pero esa no es una forma terriblemente confiable de evitar la manipulación. Por ejemplo, alguien podría usar una solución para disolver el pegamento y eliminar de forma segura la etiqueta frágil.
En lugar de autenticar la etiqueta, una mejor solución de seguridad es autenticar el elemento en sí, dice Han. Para lograr esto, los investigadores se dirigieron al pegamento a la interfaz entre la etiqueta y la superficie del elemento.
Su etiqueta antitampista contiene una serie de ranuras minúsculas que permiten que las ondas de Terahercios pasen a través de la etiqueta y golpeen partículas de metal microscópico que se han mezclado en el pegamento.
Las ondas de Terahertz son lo suficientemente pequeñas como para detectar las partículas, mientras que las ondas de radio más grandes no tendrían suficiente sensibilidad para verlas. Además, el uso de ondas de Terahertz con una longitud de onda de 1 milímetro permitió a los investigadores hacer un chip que no necesite una antena más grande fuera de chip.
Después de pasar por la etiqueta y golpear la superficie del objeto, las ondas de terahercios se reflejan o retrodispersan a un receptor para la autenticación. La forma en que esas ondas están retrodispersadas depende de la distribución de partículas metálicas que las reflejan.
Los investigadores colocaron múltiples ranuras en el chip para que las olas puedan golpear diferentes puntos en la superficie del objeto, capturando más información sobre la distribución aleatoria de partículas.
“Estas respuestas son imposibles de duplicar, siempre que la interfaz de pegamento sea destruida por un falsificador”, dice Han.
Un proveedor tomaría una lectura inicial de la etiqueta antiterminente una vez que estuviera atascado en un elemento, y luego almacenaría esos datos en la nube, usándolos más tarde para verificar.
AI para la autenticación
Pero cuando llegó el momento de probar la etiqueta de antitamperación, Lee tuvo un problema: fue muy difícil y llevaba mucho tiempo tomar medidas suficientes para determinar si dos patrones de pegamento son una coincidencia.
Se acercó a un amigo en el Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial del MIT (CSAIL) y juntos abordaron el problema usando IA. Entrenaron a un modelo de aprendizaje automático que podría comparar los patrones de pegamento y calcular su similitud con más del 99 por ciento de precisión.
“Un inconveniente es que teníamos una muestra de datos limitada para esta demostración, pero podríamos mejorar la red neuronal en el futuro si se desplegó una gran cantidad de estas etiquetas en una cadena de suministro, lo que nos brinda muchas más muestras de datos”, dice Lee.
El sistema de autenticación también está limitado por el hecho de que las ondas de Terahertz sufren de altos niveles de pérdida durante la transmisión, por lo que el sensor solo puede ser de aproximadamente 4 centímetros de la etiqueta para obtener una lectura precisa. Esta distancia no sería un problema para una aplicación como el escaneo de códigos de barras, pero sería demasiado corto para algunos usos potenciales, como en una cabina de peaje de carretera automatizada. Además, el ángulo entre el sensor y la etiqueta debe ser inferior a 10 grados o la señal de Terahertz se degradará demasiado.
Planean abordar estas limitaciones en el trabajo futuro, y esperan inspirar a otros investigadores a ser más optimistas sobre lo que se puede lograr con las ondas de Terahertz, a pesar de los muchos desafíos técnicos, dice Han.
“Una cosa que realmente queremos mostrar aquí es que la aplicación del espectro de Terahertz puede ir mucho más allá de la banda ancha inalámbrica. En este caso, puede usar Terahertz para identificación, seguridad y autenticación. Hay muchas posibilidades por ahí”, agrega.
Este trabajo es apoyado, en parte, por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y la Fundación Corea para Estudios Avanzados.
