Para combatir la falsificación de la cadena de suministro, que puede costar a las empresas miles de millones de dólares al año, Los investigadores del MIT han inventado una etiqueta de identificación criptográfica que es lo suficientemente pequeña como para caber en prácticamente cualquier producto y verificar su autenticidad.

Un informe de 2018 de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos estima que alrededor de $ 2 billones en productos falsificados se venderán en todo el mundo en 2020. Esas son malas noticias para los consumidores y las empresas que solicitan piezas de diferentes fuentes en todo el mundo para fabricar productos.

Los falsificadores tienden a utilizar rutas complejas que incluyen muchos puntos de control, lo que dificulta la verificación de sus orígenes y autenticidad. Como consecuencia, las empresas pueden acabar con piezas de imitación. Las etiquetas de identificación inalámbricas se están volviendo cada vez más populares para autenticar activos a medida que cambian de manos en cada punto de control. Pero estas etiquetas vienen con varios tamaños, costo, energía, y compensaciones de seguridad que limitan su potencial.

Etiquetas populares de identificación por radiofrecuencia (RFID), por ejemplo, son demasiado grandes para caber en objetos pequeños como componentes médicos e industriales, piezas de automóviles, o chips de silicio. Las etiquetas RFID tampoco contienen medidas de seguridad estrictas. Algunas etiquetas están creadas con esquemas de cifrado para proteger contra la clonación y protegerse de los piratas informáticos. pero son grandes y tienen hambre de poder. Reducir las etiquetas significa renunciar tanto al paquete de antena, que permite la comunicación por radiofrecuencia, como a la capacidad de ejecutar un cifrado sólido.

En un documento presentado ayer en la IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), los investigadores describen un chip de identificación que navega por todas esas compensaciones. Tiene un tamaño milimétrico y funciona con niveles relativamente bajos de energía suministrada por diodos fotovoltaicos. También transmite datos a distancias lejanas, utilizando una técnica de "retrodispersión" sin energía que opera a una frecuencia cientos de veces más alta que los RFID. Las técnicas de optimización de algoritmos también permiten que el chip ejecute un esquema de criptografía popular que garantiza comunicaciones seguras con un consumo de energía extremadamente bajo.

"Lo llamamos la 'etiqueta de todo". Y todo debería significar todo "dice el coautor Ruonan Han, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y jefe del Grupo de Electrónica Integrada Terahertz en los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas (MTL). "Si quiero realizar un seguimiento de la logística de, decir, un solo perno o implante dental o chip de silicona, Las etiquetas RFID actuales no permiten eso. Construimos un bajo costo, chip diminuto sin embalaje, baterías u otros componentes externos, que almacena y transmite datos sensibles ".

Junto a Han en el papel están:los estudiantes graduados Mohamed I. Ibrahim, Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, y Chiraag S. Juvekar; el ex asociado de posdoctorado Wanyeong Jung; el ex postdoctorado Rabia Tugce Yazicigil; y Anantha P. Chandrakasan, quien es el decano de la Escuela de Ingeniería del MIT y el Profesor Vannevar Bush de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación.

Integración de sistema

El trabajo comenzó como un medio para crear mejores etiquetas RFID. El equipo quería acabar con el embalaje, lo que hace que las etiquetas sean voluminosas y aumenta el costo de fabricación. También querían comunicación en la alta frecuencia de terahercios entre microondas y radiación infrarroja (alrededor de 100 gigahercios y 10 terahercios) que permite la integración de chips de una matriz de antenas y comunicaciones inalámbricas a mayores distancias de lectores. Finalmente, querían protocolos criptográficos porque las etiquetas RFID pueden ser escaneadas prácticamente por cualquier lector y transmitir sus datos de forma indiscriminada.

Pero incluir todas esas funciones normalmente requeriría construir un chip bastante grande. En lugar de, los investigadores propusieron "una integración de sistema bastante grande, "Ibrahim dice, que permitió poner todo en un monolítico, es decir, sin capas:chip de silicio de solo 1,6 milímetros cuadrados.

Una innovación es una serie de pequeñas antenas que transmiten datos de un lado a otro a través de la retrodispersión entre la etiqueta y el lector. Retrodispersión, utilizado comúnmente en tecnologías RFID, sucede cuando una etiqueta refleja una señal de entrada de vuelta a un lector con ligeras modulaciones que corresponden a los datos transmitidos. En el sistema de los investigadores, las antenas utilizan algunas técnicas de división y mezcla de señales para retrodispersar señales en el rango de terahercios. Esas señales primero se conectan con el lector y luego envían datos para su cifrado.

Implementada en el conjunto de antenas hay una función de "dirección de haz", donde las antenas enfocan señales hacia un lector, haciéndolos más eficientes, aumentar la intensidad y el alcance de la señal, y reducir la interferencia. Esta es la primera demostración de la dirección del haz mediante una etiqueta de retrodispersión, según los investigadores.

Los pequeños orificios en las antenas permiten que la luz del lector pase a los fotodiodos que se encuentran debajo y que convierten la luz en aproximadamente 1 voltio de electricidad. Que enciende el procesador del chip, que ejecuta el esquema de "criptografía de curva elíptica" (ECC) del chip. ECC utiliza una combinación de claves privadas (conocidas solo por un usuario) y claves públicas (difundidas ampliamente) para mantener la privacidad de las comunicaciones. En el sistema de los investigadores, la etiqueta utiliza una clave privada y una clave pública del lector para identificarse solo ante lectores válidos. Eso significa que cualquier intruso que no posea la clave privada del lector no debería poder identificar qué etiqueta es parte del protocolo monitoreando solo el enlace inalámbrico.

La optimización del código criptográfico y el hardware permite que el esquema se ejecute en un procesador pequeño y de bajo consumo energético. Dice Yazicigil. "Siempre es una compensación, ", dice." Si tolera un presupuesto de energía más alto y un tamaño más grande, puede incluir criptografía. Pero el desafío es tener seguridad en una etiqueta tan pequeña con un bajo presupuesto de energía ".

Empujando los limites

En la actualidad, el rango de la señal es de alrededor de 5 centímetros, que se considera un rango de campo lejano y permite el uso conveniente de un escáner de etiquetas portátil. Próximo, los investigadores esperan "empujar los límites" del rango aún más, Dice Ibrahim. Finalmente, les gustaría que muchas de las etiquetas hicieran ping a un lector ubicado en algún lugar lejano, decir, una sala de recepción en un punto de control de la cadena de suministro. Entonces, muchos activos podrían verificarse rápidamente.

"Creemos que podemos tener un lector como eje central que no tiene que acercarse a la etiqueta, y todos estos chips pueden dirigir sus señales para hablar con ese lector, "Dice Ibrahim.

Los investigadores también esperan alimentar completamente el chip a través de las señales de terahercios. eliminando cualquier necesidad de fotodiodos.

Las fichas son tan pequeñas fácil de hacer, y económicos que también se pueden incrustar en chips de computadora de silicio más grandes, que son objetivos especialmente populares para la falsificación.

"La industria de semiconductores de EE. UU. Sufrió pérdidas de entre 7.000 y 10.000 millones de dólares al año debido a chips falsificados, "Wasiq Khan dice." Nuestro chip se puede integrar sin problemas en otros chips electrónicos por motivos de seguridad, por lo que podría tener un gran impacto en la industria. Nuestras fichas cuestan unos centavos cada una, pero la tecnología no tiene precio, "bromeó.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.