这个小巧的、防篡改的 ID 标签几乎可以验证任何东西

几年前，麻省理工学院的研究人员发明了一种加密ID标签，它比传统的射频标签（RFID）小几倍，价格便宜得多，传统的射频标签（RFID）通常贴在产品上以验证其真实性。

这种微小的标签比 RFID 提供了更高的安全性，它利用了太赫兹波，太赫兹波比无线电波更小，频率也高得多。但是，这种太赫兹标签与传统RFID共享一个重大的安全漏洞：造假者可以从真品上撕下标签并将其重新贴在假货上，而认证系统将更加明智。

研究人员现在已经克服了这一安全漏洞，利用太赫兹波开发了一种抗篡改的ID标签，该标签仍然具有小巧，便宜和安全的好处。

他们将微小的金属颗粒混合到将标签粘在物体上的胶水中，然后使用太赫兹波来检测这些颗粒在物品表面形成的独特图案。类似于指纹，这种随机的胶水图案用于验证物品，电气工程和计算机科学（EECS）研究生Eunseok Lee解释说，他是一篇关于抗篡改标签的论文的主要作者。

“这些金属颗粒本质上就像太赫兹波的镜子。如果我将一堆镜子片铺在一个表面上，然后根据这些镜子的方向、大小和位置照射到上面，我会得到不同的反射图案。但是，如果你把芯片剥离并重新连接，你就会破坏这种模式，“EECS副教授韩若楠补充道，他是电子研究实验室太赫兹集成电子组的负责人。

研究人员制作了一种光动力抗篡改标签，大小约为4平方毫米。他们还展示了一种机器学习模型，该模型通过识别相似的胶水图案指纹来帮助检测篡改，准确率超过99%。

由于太赫兹标签的生产成本非常低廉，因此可以在整个庞大的供应链中实施。其微小的尺寸使标签能够连接到对于传统 RFID 来说太小的物品上，例如某些医疗设备。

这篇论文将在IEEE固态电路会议上发表，是Han的团队与麻省理工学院首席创新和战略官、麻省理工学院工程学院院长、EECS的Vannevar Bush教授Anantha P. Chandrakasan的节能电路和系统小组之间的合作。合著者包括 EECS 研究生 Xibi Chen、Maitryi Ashok 和 Jaeyeon Won。

防止篡改

这个研究项目的部分灵感来自Han最喜欢的洗车店。该企业在他的挡风玻璃上贴上了一个RFID标签，以验证他的洗车会员资格。为了增加安全性，标签由易碎的纸张制成，因此如果一个不太诚实的顾客试图将其剥离并贴在不同的挡风玻璃上，它就会被销毁。

但这并不是防止篡改的非常可靠的方法。例如，有人可以使用溶液溶解胶水并安全地去除易碎的标签。

Han 说，更好的安全解决方案不是对标签进行身份验证，而是对物品本身进行身份验证。为了实现这一目标，研究人员将胶水瞄准了标签和物品表面之间的界面。

它们的抗篡改标签包含一系列微小的槽，使太赫兹波能够穿过标签并撞击混入胶水中的微小金属颗粒。

太赫兹波足够小，可以探测到粒子，而较大的无线电波没有足够的灵敏度来观察它们。此外，使用波长为1毫米的太赫兹波，研究人员能够制造出不需要更大的片外天线的芯片。

在穿过标签并撞击物体表面后，太赫兹波被反射或反向散射到接收器进行身份验证。这些波如何反向散射取决于反射它们的金属颗粒的分布。

研究人员在芯片上放置了多个槽，以便波可以撞击物体表面的不同点，从而捕获有关粒子随机分布的更多信息。

“这些反应是不可能复制的，只要胶水界面被造假者破坏，”韩说。

一旦将抗篡改标签贴在物品上，供应商就会对其进行初步读取，然后将这些数据存储在云中，稍后使用它们进行验证。

用于身份验证的 AI

但是，当需要测试抗篡改标签时，Lee遇到了一个问题：进行足够精确的测量以确定两个胶水图案是否匹配是非常困难和耗时的。

他联系了麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室（CSAIL）的一位朋友，他们一起使用人工智能解决了这个问题。他们训练了一个机器学习模型，可以比较胶水图案并计算它们的相似性，准确率超过99%。

Lee说：“一个缺点是，我们在这个演示中的数据样本有限，但如果在供应链中部署大量这样的标签，我们可以在未来改进神经网络，从而为我们提供更多的数据样本。

认证系统还受到太赫兹波在传输过程中遭受高损耗这一事实的限制，因此传感器距离标签只能约 4 厘米才能获得准确的读数。对于条形码扫描等应用来说，这个距离不是问题，但对于某些潜在用途来说太短了，例如在自动高速公路收费站中。此外，传感器和标签之间的角度需要小于 10 度，否则太赫兹信号会降低太多。

Han说，他们计划在未来的工作中解决这些局限性，并希望激励其他研究人员对太赫兹波所能实现的目标更加乐观，尽管存在许多技术挑战。

“我们真正想在这里展示的一件事是，太赫兹频谱的应用可以远远超出宽带无线。在这种情况下，您可以使用太赫兹进行 ID、安全性和身份验证。那里有很多可能性，“他补充道。

这项工作得到了美国国家科学基金会和韩国高级研究基金会的部分支持。