احراز هویت ارزان و ایمن با برچسب‌های ضد دستکاری هوشمند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، برچسب‌های «آر اف آی دی» (RFID) معمولاً برای تایید اصالت محصولات استفاده می‌شوند؛ اما دارای اشکالاتی هستند. آن‌ها نسبتاً بزرگ، گران قیمت و در برابر جعل آسیب پذیر هستند. در همین راستا گروهی از مهندسان ام آی تی نوع جدیدی از برچسب‌های آی دی (ID) را توسعه داده‌اند که با استفاده از امواج تراهرتز که کوچک‌تر و سریع‌تر از امواج رادیویی هستند بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کند.

برچسب جدید یک تراشه رمزنگاری است که چندین برابر کوچک‌تر و ارزان‌تر از برچسب‌های «آر اف آی دی» است. همچنین با استفاده از الگوی منحصربه‌فرد ذرات فلزی برچسب را به عنوان اثر انگشت به کالا متصل می‌کند، امنیت بهتری را ارائه می‌دهد. به این ترتیب، اگر کسی بخواهد برچسب را جدا کند و آن را به یک آیتم جعلی بچسباند، سیستم احراز هویت دستکاری را تشخیص می‌دهد.

این برچسب چند سال پیش توسط همان محققان ام آی تی اختراع شد، اما یک نقص بزرگ داشت: همان آسیب پذیری امنیتی برچسب‌های «آر اف آی دی» را داشت، چرا که به راحتی قابل حذف و اتصال مجدد بود. اکنون مهندسان این مشکل را با اضافه کردن ویژگی ضد دستکاری که از خواص امواج تراهرتز استفاده می‌کند، حل کرده اند.

چگونه امواج تراهرتز به عنوان یک ابزار امنیتی عمل می‌کنند؟

امواج تراهرتز امواج الکترومغناطیسی بین مایکروویو و نور مادون قرمز هستند. آن‌ها نسبت به امواج رادیویی مزایایی مانند پهنای باند بالاتر، وضوح بالاتر و مصرف انرژی  کمتر دارند. همچنین می‌توانند از طریق موادی که سایر انواع امواج مانند لباس، کاغذ و پلاستیک را مسدود می‌کنند، نفوذ کنند.

این برچسب‌ها شکاف‌های کوچکی دارد که به امواج تراهرتز اجازه عبور و رسیدن به لایه چسبی را می‌دهد که برچسب را به آیتم می‌چسباند.

یونسوک لی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق و علوم کامپیوتر (EECS) و نویسنده اصلی مقاله‌ای درباره برچسب ضد دستکاری توضیح می‌دهد: لایه چسب حاوی ذرات فلزی میکروسکوپی است که به عنوان آینه‌ای برای امواج تراهرتز عمل می‌کنند و آن‌ها را به صورت تصادفی به برچسب منعکس می‌کنند.

برچسب الگوی منعکس شده را می‌خواند و آن را به یک کد دیجیتال تبدیل می‌کند که اثر انگشت آیتم را نشان می‌دهد. سپس این کد با پایگاه داده‌ای از اثر انگشت‌های ثبت شده برای احراز هویت مورد مقایسه قرار می‌گیرد.

مهندسان با تولید یک تراشه سبک وزن در حدود ۴ میلی متر مربع، کارایی برچسب ضد دستکاری خود را نشان دادند. آن‌ها همچنین یک مدل یادگیری ماشین برای شناسایی الگو‌های چسب مشابه با دقت بیش از ۹۹ درصد توسعه دادند.

ویژگی ضد دستکاری برچسب، لایه چسب را هنگام کنده شدن از بین می‌برد که الگوی ذرات فلزی و سیگنال تراهرتز مربوطه را تغییر می‌دهد. شکاف‌های متعدد روی تراشه اطلاعات بیشتری در مورد توزیع تصادفی ذرات به دست می‌آورند. اگر رابط چسب از بین برود، پاسخ‌های منحصر به فرد نمی‌توانند تکرار شوند. فروشندگان می‌توانند خواندن اولیه برچسب را انجام دهند و داده‌ها را برای تأیید بعدی در ابر ذخیره کنند.

کمک هوش مصنوعی به احراز هویت

اما وقتی که زمان آزمایش برچسب ضد دستکاری فرا رسید، لی با مشکلی مواجه شد: انجام اندازه گیری‌های دقیق و کافی برای تعیین مطابقت دو الگوی چسب بسیار دشوار و زمان بر بود.

او به سراغ یکی از دوستانش در آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی (CSAIL) رفت و با استفاده از هوش مصنوعی حل کردند. آن‌ها یک مدل یادگیری ماشین را برای مقایسه الگو‌های چسب و محاسبه شباهت آن‌ها با دقت بیش از ۹۹ درصد آموزش دادند.

چالش‌ها و فرصت‌های امواج تراهرتز

سیستم احراز هویت نیز محدود است، زیرا امواج تراهرتز در طول انتقال از میزان تلفات بالایی رنج می‌برند، بنابراین حسگر تنها می‌تواند حدود ۴ سانتی متر از برچسب فاصله داشته باشد تا خوانش دقیقی داشته باشد.

این فاصله برای اپلیکیشنی مانند اسکن بارکد مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ اما برای برخی کاربرد‌های بالقوه، مانند ثبت خودکار عوارض بزرگراه ها، بسیار کوتاه خواهد بود. همچنین، زاویه بین حسگر و برچسب باید کم‌تر از ۱۰ درجه باشد، یا سیگنال تراهرتز بیش از حد خراب شود.

هان می‌گوید: آن‌ها قصد دارند در کار‌های آینده به این محدودیت‌ها رسیدگی کنند و الهام بخش محققان دیگر باشند تا نسبت به آنچه می‌توان با امواج تراهرتز انجام داد، خوش بین باشند.

او اضافه می‌کند: چیزی که ما واقعا می‌خواهیم در اینجا نشان دهیم این است که کاربرد طیف تراهرتز می‌تواند فراتر از پهنای باند بی سیم باشد. در این حالت می‌توانید از تراهرتز برای شناسایی، امنیت و احراز هویت استفاده کنید. احتمالات زیادی وجود دارد.