Los investigadores crean una pequeña etiqueta de identificación de autenticación

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han inventado una pequeña etiqueta de identificación criptográfica que puede caber en casi cualquier producto para verificar su autenticidad. Esto incluye la integración en chips de silicio más grandes. El chip de identificación de tamaño milimétrico integra un procesador criptográfico, una matriz de antenas y fotodiodos para la alimentación.

La falsificación es un gran problema. La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos estima que alrededor de 2 billones de dólares en productos falsificados se venderán en todo el mundo en 2020, según un informe de 2018, y la Asociación de la Industria de Semiconductores ha fijado las pérdidas anuales para la industria de semiconductores de EE. UU. En alrededor de 7.500 millones de dólares.

“La industria de semiconductores de Estados Unidos sufrió pérdidas anuales de entre $ 7 mil millones y $ 10 mil millones debido a chips falsificados”, dijo Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, graduado del MIT e investigador del equipo, en un comunicado. “Nuestro chip puede integrarse sin problemas en otros chips electrónicos por motivos de seguridad, por lo que podría tener un gran impacto en la industria. Nuestros chips cuestan unos centavos cada uno, pero la tecnología no tiene precio ”.

Los investigadores dijeron que la nueva etiqueta de identificación resuelve muchos de los desafíos que vienen con las etiquetas de identificación inalámbricas de hoy que se usan para la autenticación, incluidos el tamaño, el costo, el consumo de energía y las compensaciones de seguridad. Los ejemplos citados incluyen etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) que son demasiado grandes para caber en productos pequeños como componentes médicos e industriales, piezas de automóviles o chips de silicio, con medidas de seguridad limitadas. Incluso si las etiquetas proporcionan esquemas de encriptación, son grandes y también consumen mucha energía, dijo el MIT.

El chip de identificación de tamaño milimétrico integra un procesador criptográfico, una matriz de antenas y diodos fotovoltaicos para la alimentación. ( Imagen:cortesía de los investigadores del MIT, editada por MIT News)

Los investigadores del MIT describen su chip de identificación como una "etiqueta de todo", que resuelve muchos de los desafíos que se ven en las etiquetas de identificación inalámbrica y RFID de hoy. En un artículo publicado en una reciente Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido (ISSCC) de IEEE, los investigadores dijeron que el chip de identificación funciona con niveles bajos de energía suministrada por diodos fotovoltaicos.

Otra característica interesante es que el chip de identificación transmite datos a distancias lejanas gracias a una técnica de "retrodispersión" sin energía que opera a una frecuencia "cientos de veces más alta que los RFID". Además, el chip utiliza técnicas de optimización de algoritmos para ejecutar un esquema de criptografía popular que ofrece comunicaciones seguras utilizando una energía extremadamente baja, dijeron los investigadores.

"Si quiero rastrear la logística de, digamos, un solo perno o implante de diente o chip de silicio, las etiquetas RFID actuales no permiten eso", dijo el coautor Ruonan Han, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación. Science y jefe del Grupo de Electrónica Integrada Terahertz en los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas (MTL), en un comunicado. “Creamos un chip diminuto de bajo costo sin embalaje, baterías u otros componentes externos, que almacena y transmite datos confidenciales”.

Los coautores incluyen a los estudiantes graduados Mohamed I. Ibrahim y Muhammad Ibrahim Wasiq Khan; el ex estudiante de posgrado Chiraag S. Juvekar; el ex asociado de posdoctorado Wanyeong Jung; el ex postdoctorado Rabia Tugce Yazicigil, quien actualmente es profesor asistente en la Universidad de Boston y profesor invitado en el MIT; y Anantha P. Chandrakasan, decana de la Escuela de Ingeniería del MIT y profesora Vannevar Bush de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación.

El equipo quería crear una mejor etiqueta RFID eliminando el empaque, lo que agrega tamaño y costo; utilice alta frecuencia de terahercios, alrededor de 100 GHz y 10 THz, para permitir la integración de la matriz de antenas y las comunicaciones inalámbricas a mayores distancias de lector, y agregue protocolos criptográficos.

Ibrahim dijo que desarrollaron una "integración de sistema bastante grande", que permitió a los investigadores empaquetar todo en un chip de silicio monolítico, que mide 1,6 milímetros cuadrados.

La etiqueta de identificación (derecha) envía comunicaciones inalámbricas a distancias de lector competitivas con las etiquetas RFID más grandes (izquierda) y puede ejecutar algoritmos criptográficos para ayudar a asegurar casi cualquier producto en la cadena de suministro. ( Imagen:cortesía de los investigadores del MIT )

Los investigadores dijeron que el chip de identificación integra una serie de pequeñas antenas que transmiten datos de ida y vuelta a través de la retrodispersión entre la etiqueta y el lector en el que las antenas utilizan 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 los datos para el cifrado".

El conjunto de antenas también utiliza una función de dirección de haz que aumenta la intensidad y el alcance de la señal y reduce la interferencia. Esta es la primera demostración de la dirección del haz en una etiqueta de retrodispersión, dijeron los investigadores.

El chip de identificación utiliza fotodiodos para alimentar el procesador del chip, que ejecuta el esquema de "criptografía de curva elíptica" (ECC) del chip que combina claves públicas y privadas para mantener la privacidad de las comunicaciones.

"La optimización del hardware y el código criptográfico permite que el esquema se ejecute en un procesador pequeño y de bajo consumo energético", dijo Yazicigil, profesor asistente en la Universidad de Boston y profesor invitado en el MIT, en un comunicado.

"Siempre es una compensación", dijo. “Si tolera un presupuesto de energía más alto y un tamaño más grande, puede incluir la criptografía. Pero el desafío es tener seguridad en una etiqueta tan pequeña con un presupuesto de bajo consumo de energía ”.

Los siguientes pasos para los investigadores son extender el rango de la señal actual de alrededor de cinco centímetros y alimentar el chip a través de las señales de terahercios para eliminar los fotodiodos.