用于标识和认证的安全纳米机电标签

近年来，黑客越来越擅长于伪造身份和身份验证标签。这导致身份盗用，欺诈，安全漏洞以及其他与隐私或安全相关的事件的案件增加。佛罗里达大学的研究人员最近创建了NEMS ID，该系统可以降低成功发动这些攻击的可能性。该系统发表在《自然微系统与纳米工程》上的一篇论文中，该系统基于秘密的纳米机电标签的使用，该标签比当今大多数识别标签对物理篡改和克隆的抵抗力要强得多。

进行这项研究的研究人员之一罗兹比·塔布里兹安(Roozbeh Tabrizian)对TechXplore表示：“假冒的传染性影响现在已经远远超出了经济方面，并且针对社会健康和国际安全。” “在过去几年中，假冒被明确确定为有组织和恐怖主义，强迫或童工以及身份盗用或欺诈的主要推动者和赞助者。因此，迫切需要能够实现真实性可追溯性的识别和认证技术。产品并识别其假冒同行。”

当今使用的大多数识别系统，包括基于通用产品代码(UPC)条形码，快速响应(QR)代码和射频识别标签(RFID)的系统，在减少基于假冒的违规或攻击的风险方面非常成功。但是，不幸的是，所有这些系统都有明显的局限性。例如，大多数这些技术太大(即易于复制)，需要在视线范围内进行分析，并且很容易被盗或回收。

研究人员还开发了更复杂的替代方案，例如纳米PUF，基于DNA的数据存储方案和光学ID标签，所有这些都可以通过增加信息存储介质和操作物理的复杂性来提高标签的安全性。因此，篡改或克隆这些系统更具挑战性且昂贵。

尽管已经发现这些系统中的许多系统比基本的识别方法更安全，但很难在各种情况下大规模实施。实际上，通常需要定制纳米PUF，基于DNA的数据存储方案和光学ID标签，以满足特定商品或产品的尺寸和特性。它们的生产也非常昂贵，并且需要高度复杂的读出系统。

“我们团队的主要目标是开发一种ID标签技术，该技术同时具有三大优势：(a)用户界面保持简单，低成本并且广泛适用于任意主机;(b)操作物理足够复杂，可以避免篡改; (c)性能(即熵，可靠性，鲁棒性等)更好，或至少与可用技术相当。” Tabrizian解释说。“为此，我们提出了纳米电子机械系统识别标签(NEMS ID)。”

Tabrizian及其同事开发的识别标签利用了透明和无线NEMS的光谱特征，该NEMS是具有超高熵的防篡改和不可克隆的信息存储介质。这些光谱特征通过自适应算法被翻译成二进制指纹。可以使用简单的无线读取仪器读取ID标签，该仪器广泛使用。

Tabrizian说：“ NEMS ID可以通过半导体批量生产整体创建，这使其成本非常低。” “此外，利用光谱签名设计的多个机械共振峰，不仅可以在不可见/间接的方法中存储信息，而且由于机械的高质量因素，还可以低功耗查询标签。共振模式。”

ID标签具有非常小的结构和透明性，因此具有有利的结构特性。这意味着它们几乎是看不见和定位的，从而大大降低了被篡改的风险。

在最初的测试中，NEMS ID系统被证明是非常有前途且可靠的。此外，发现其派生的指纹是一致的，并且可以使用常见的无线读取工具轻松识别。

Tabrizian说：“证明NEMS光谱签名作为高密度信息载体的潜力非常令人兴奋。” “这在概念上与材料科学的本质非常相似：材料的声子光谱(即，集体原子振动的光谱分布)是材料的唯一指纹，并控制着其广泛的基本特性。我们的系统做了类似的事情，因为它以纳米结构的光谱特征(即一组有限的机械振动模式)存储信息。”

研究人员在最近的论文中主要讨论了NEMS ID作为指纹的使用。但是，在将来，他们开发的系统也可能会改用作可重写数据的防篡改存储平台，这可能会比大多数现有存储技术更安全。Tabrizian和他的同事目前正在研究针对他们开发的系统的可能攻击，以便确定进一步增强其安全性的方法。

Tabrizian说：“在应用方面，我们现在还旨在优化NEMS ID，以使其能够与流行的宿主材料(例如不同类型的纸张和塑料)集成，并且我们还在探索将其用于食用和液体产品中。” 。“另一方面，从物理学的角度来看，我们正在研究使用材料和设备级工程设计的光谱配置方法，以在NEMS ID中实现非易失性信息存储。”

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