纳米机电标签用于防篡改产品识别认证

网络安全研究人员旨在实现真正的非克隆识别和认证标签，以保护全球系统免受越来越多的假冒攻击。在《自然：微系统与纳米工程》年发布的新报告中，来自美国佛罗里达大学的Sushant Rassay和电气与计算机工程研究人员团队演示了纳米尺度的标签，以探索基于固有随机性的机电光谱特性，作为指纹制造过程。纳米机电超小尺寸和透明组件(NEMS)标签为物理篡改和克隆提供了强大的免疫力。通过为超低功率无线电子设备开发可靠的电源，NEMS通常可以将环境中的机械能和振动能转化为电能。该小组还开发了一种自适应算法，将光谱特征数字化为二进制指纹。该实验强调了秘密(隐形)NEMS的潜力，以确保许多产品和消费品的识别和认证。

发展技术打击假冒贸易

假冒贸易的出现将严重影响全球经济体系，同时升级造成广泛的社会破坏，并将国际安全威胁作为白领的根源。传统上，通过生成数字指纹或水印，并使用物理标签来识别、认证和跟踪真品，来打击假冒贸易。物理标签的有效性可以通过它们对各种商品的适用性来定义，从食品到电子产品，从持久性到克隆和相关的生产成本。研究人员开发了多种通用物理标签技术，包括快速响应(QR)模式、通用产品代码(UPC)和射频识别(RFID)标签。但是这样的技术有限，带来了安全隐患。因此，科学家最近开发了纳米尺度物理不可克隆功能或纳米尺度物理不可克隆功能(PUF)，以识别识别和认证标签的实质性限制。在这项研究中，Rassay等人提出了一种利用纳米机电系统(NEMS)实现不可见物理标签的根本不同的方法。该构建体在各种产品中是通用的，并且可以保持对篡改和克隆的实质性免疫。

NEMS标签显示了由大量高品质因数共振峰组成的机电频谱特性。一般来说，Q因子描述的是振荡器或谐振器的特性和谐振器储能的性质，其中较高的Q表示振荡传播较慢，其能量损失率低于谐振器储能。谐振器。这些物理特性，加上其超小尺寸和透明组件，确保NEMS标签不受物理篡改和克隆的影响。高性价比的标签可用于背景噪音和干扰较大的杂乱环境。为了创建NEMS标签，Rassay等人用压电薄膜在两个金属层之间添加标签，并通过选择透明材料形成组件层来增强标签，然后将标签实现在玻璃基板上以评估其透明度。这些元件提供了大的机电耦合系数，允许以最小的磁功率激发机械共振模式。该团队最终绘制了NEMS标签，并用扫描电子显微镜观察了产品，以突出其光学透明度。

行动原则与数字翻译

在开发NEMS标签的过程中，科学家们研究了机电光谱的特征，以便于识别。该团队设计了NEMS标签的横向几何形状，以在感兴趣的小频率范围(80-90兆赫)内产生大量高q机械共振模式。基于共振模式相应峰值的变化特征。一个二进制字符串被分配给NEMS标签。

材料分布的随机性使他们能够用独特的数字指纹创建视觉上完全相同的NEMS标签，这仅反映在他们的光谱特征上，因此几乎不可能进行逆向工程。标签的随机性和固有的不确定性是可取的，因为它们提供了两个明显的安全优势：首先，它们允许团队为每个大规模生产的设备创建唯一的标识符或指纹。其次，基于材料固有的随机性，有利于在制造过程中保护信息，从而防止产品被伪造。翻译器包括无线查询和数字翻译组件，其中团队实施了一系列精心设计的步骤来生成分配给每个NEMS标签的唯一二进制字符串。

表征NEMS标签

为了测量光谱特征标签，Rassay等。近场无线询问在80至90兆赫的频率范围内使用。为此，他们找到了半径50米的智能字符识别(ICR)电磁近场微探针，通过磁耦合进行无线查询。该团队将微探针垂直放置在距离标签不到2毫米的地方，并将其连接到网络分析仪上，以测量整个光谱的反射响应。然后，研究团队比较了从阵列中随机选择的四个NEMS标签的光谱特性。例如，分配给光谱特征指纹的31位字符串突出了秘密NEMS技术的熵。作为概念证明，该团队通过使用设备之间的汉明距离(用于比较两个二进制数据串的度量)来测量对应于光谱特征的二进制串的唯一性，从而量化了相同温度下不同温度范围内十个NEMS标签的熵。

通过这种方式，Sushant Rassay和他的同事展示了一种新的物理标签技术，用于识别和验证秘密纳米电子标签的电子标签的使用(NEMS)。超微型设备提供了一种光学透明和视觉上不可检测的间接信息存储方法。他们设计了NEMS标签的光谱特性，使其具有大量的高q机械共振峰。由于材料特性的内部变化和制造工艺的外部变化，团队获得了NEMS标签的独特指纹。科学家还开发了一种翻译算法，可以为光谱特征的每个标签分配一个二进制字符串。NEMS标签产生的更大熵和鲁棒性突出了这项技术识别和认证产品的潜力。

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