Os pesquisadores criam uma pequena etiqueta de identificação de autenticação

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) inventaram uma minúscula etiqueta de identificação criptográfica que pode caber em quase qualquer produto para verificar a autenticidade. Isso inclui a integração em chips de silício maiores. O chip de identificação de tamanho milimétrico integra um processador criptográfico, um conjunto de antenas e fotodiodos para energia.

A falsificação é um grande problema. A Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico estima que cerca de US $ 2 trilhões em produtos falsificados serão vendidos em todo o mundo em 2020, de acordo com um relatório de 2018, e a Semiconductor Industry Association estimou perdas anuais para a indústria de semicondutores dos EUA em cerca de US $ 7,5 bilhões.

“A indústria de semicondutores dos EUA sofreu perdas de US $ 7 bilhões a US $ 10 bilhões anualmente por causa de chips falsificados", disse Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, graduado do MIT e pesquisador da equipe, em um comunicado. “Nosso chip pode ser perfeitamente integrado a outros chips eletrônicos para fins de segurança, portanto, pode ter um grande impacto na indústria. Nossos chips custam alguns centavos cada, mas a tecnologia não tem preço. ”

Os pesquisadores disseram que a nova etiqueta de identificação resolve muitos dos desafios que vêm com as etiquetas de identificação sem fio de hoje usadas para autenticação, incluindo tamanho, custo, consumo de energia e trocas de segurança. Os exemplos citados incluem etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) que são muito grandes para caber em produtos pequenos, como componentes médicos e industriais, peças automotivas ou chips de silício, com medidas de segurança limitadas. Mesmo que as tags forneçam esquemas de criptografia, elas são grandes e também consomem muita energia, disse o MIT.

O chip de identificação de tamanho milimétrico integra um processador criptográfico, um conjunto de antenas e diodos fotovoltaicos para energia. ( Imagem:cortesia de pesquisadores do MIT, editada por MIT News)

Os pesquisadores do MIT descrevem seu chip de identificação como uma "etiqueta de tudo", resolvendo muitos dos desafios vistos nas etiquetas de ID e RFID sem fio de hoje. Em um artigo divulgado em uma recente Conferência Internacional de Circuitos de Estado Sólido do IEEE (ISSCC), os pesquisadores disseram que o chip ID opera em níveis baixos de energia fornecida por diodos fotovoltaicos.

Outra característica interessante é que o chip de ID transmite dados em distâncias distantes graças a uma técnica de "retroespalhamento" sem energia que opera em uma frequência "centenas de vezes maior do que RFIDs". Além disso, o chip usa técnicas de otimização de algoritmo para executar um esquema de criptografia popular que fornece comunicações seguras usando energia extremamente baixa, disseram os pesquisadores.

“Se eu quiser rastrear a logística de, digamos, um único parafuso, implante dentário ou chip de silício, as etiquetas RFID atuais não permitem isso”, disse o coautor Ruonan Han, professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e Computação Ciência e chefe do Terahertz Integrated Electronics Group nos Laboratórios de Tecnologia de Microsistemas (MTL), em um comunicado. “Construímos um pequeno chip de baixo custo, sem embalagem, baterias ou outros componentes externos, que armazena e transmite dados confidenciais.”

Os co-autores incluem estudantes de graduação Mohamed I. Ibrahim e Muhammad Ibrahim Wasiq Khan; o ex-aluno de graduação Chiraag S. Juvekar; ex-associado de pós-doutorado Wanyeong Jung; a ex-pós-doutoranda Rabia Tugce Yazicigil, que atualmente é professora assistente na Universidade de Boston e pesquisadora visitante no MIT; e Anantha P. Chandrakasan, reitora da Escola de Engenharia do MIT e Professor de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação Vannevar Bush.

A equipe queria criar uma etiqueta RFID melhor eliminando a embalagem, o que aumenta o tamanho e o custo; usar alta frequência terahertz, em torno de 100 GHz e 10 THz, para permitir a integração do conjunto de antenas e comunicações sem fio em distâncias maiores de leitura e adicionar protocolos criptográficos.

Ibrahim disse que eles desenvolveram uma “integração de sistema bem grande”, que permitiu aos pesquisadores embalar tudo em um chip de silício monolítico, medindo 1,6 milímetros quadrados.

A etiqueta de identificação (à direita) envia comunicações sem fio a distâncias do leitor competitivas com as etiquetas RFID maiores (à esquerda) e pode executar algoritmos criptográficos para ajudar a proteger quase todos os produtos da cadeia de abastecimento. ( Imagem:cortesia de pesquisadores do MIT )

Os pesquisadores disseram que o chip ID integra uma série de pequenas antenas que transmitem dados para frente e para trás via retroespalhamento entre a etiqueta e o leitor, no qual as antenas usam técnicas de divisão e mistura de sinal para retroespalhar sinais na faixa de terahertz. “Esses sinais primeiro se conectam com o leitor e, em seguida, enviam os dados para criptografia.”

O conjunto de antenas também usa uma função de direção do feixe que aumenta a força e o alcance do sinal e reduz a interferência. Esta é a primeira demonstração da direção do feixe em uma etiqueta de retroespalhamento, disseram os pesquisadores.

O chip de ID usa fotodiodos para alimentar o processador do chip, que executa o esquema de "criptografia de curva elíptica" (ECC) do chip que combina as chaves públicas e privadas para manter as comunicações privadas.

“A otimização do código criptográfico e do hardware permite que o esquema seja executado em um processador pequeno e com baixo consumo de energia, disse Yazicigil, professor assistente da Universidade de Boston e pesquisador visitante do MIT, em um comunicado.

“É sempre uma troca”, disse ela. “Se você tolera um orçamento de energia maior e um tamanho maior, pode incluir a criptografia. Mas o desafio é ter segurança em uma tag tão pequena com um orçamento de baixo consumo de energia. ”

Os próximos passos para os pesquisadores são estender o alcance do sinal atual para cerca de cinco centímetros e alimentar o chip por meio de sinais terahertz para eliminar os fotodiodos.