Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah menemukan tag ID kriptografik kecil yang dapat dipasang di hampir semua produk untuk memverifikasi keaslian. Ini termasuk integrasi ke dalam chip silikon yang lebih besar. Chip ID berukuran milimeter mengintegrasikan prosesor kriptografi, susunan antena, dan fotodioda untuk daya.
Pemalsuan adalah masalah besar. Organisasi untuk Kerjasama dan Pengembangan Ekonomi memperkirakan sekitar $2 triliun barang palsu akan dijual di seluruh dunia pada tahun 2020, menurut laporan 2018, dan Asosiasi Industri Semikonduktor telah mematok kerugian tahunan pada industri semikonduktor AS sekitar $7,5 miliar.
“Industri semikonduktor AS menderita kerugian $7 miliar hingga $10 miliar setiap tahun karena chip palsu,” kata Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, lulusan MIT dan peneliti tim, dalam sebuah pernyataan. “Chip kami dapat diintegrasikan dengan mulus ke dalam chip elektronik lainnya untuk tujuan keamanan, sehingga dapat berdampak besar pada industri. Chip kami masing-masing berharga beberapa sen, tetapi teknologinya tak ternilai harganya.”
Para peneliti mengatakan tag ID baru memecahkan banyak tantangan yang datang dengan tag ID nirkabel saat ini yang digunakan untuk otentikasi, termasuk ukuran, biaya, konsumsi daya, dan pengorbanan keamanan. Contoh yang dikutip termasuk tag identifikasi frekuensi radio (RFID) yang terlalu besar untuk dipasang pada produk kecil seperti komponen medis dan industri, suku cadang otomotif, atau chip silikon, dengan tindakan keamanan terbatas. Meskipun tag menyediakan skema enkripsi, tag tersebut berukuran besar dan juga haus daya, kata MIT.
Chip ID berukuran milimeter mengintegrasikan prosesor kriptografi, susunan antena, dan dioda fotovoltaik untuk daya. (Gambar:milik peneliti MIT, diedit oleh MIT News)
Peneliti MIT menggambarkan chip ID mereka sebagai "tag dari segalanya," memecahkan banyak tantangan yang terlihat pada ID nirkabel dan tag RFID saat ini. Dalam makalah yang dirilis di IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) baru-baru ini, para peneliti mengatakan chip ID beroperasi pada tingkat daya rendah yang dipasok oleh dioda fotovoltaik.
Fitur menarik lainnya adalah chip ID mentransmisikan data pada jarak jauh berkat teknik "backscatter" bebas daya yang beroperasi pada frekuensi "ratusan kali lebih tinggi daripada RFID". Selain itu, chip tersebut menggunakan teknik pengoptimalan algoritme untuk menjalankan skema kriptografi populer yang menghadirkan komunikasi aman menggunakan energi yang sangat rendah, kata para peneliti.
“Jika saya ingin melacak logistik, katakanlah, satu baut atau implan gigi atau chip silikon, tag RFID saat ini tidak memungkinkan itu,” kata rekan penulis Ruonan Han, seorang profesor di Departemen Teknik Elektro dan Komputer. Sains dan kepala Terahertz Integrated Electronics Group di Microsystems Technology Laboratories (MTL), dalam sebuah pernyataan. “Kami membuat chip kecil berbiaya rendah tanpa kemasan, baterai, atau komponen eksternal lainnya, yang menyimpan dan mengirimkan data sensitif.”
Rekan penulis termasuk mahasiswa pascasarjana Mohamed I. Ibrahim dan Muhammad Ibrahim Wasiq Khan; mantan mahasiswa pascasarjana Chiraag S. Juvekar; mantan rekan postdoc Wanyeong Jung; mantan postdoc Rabia Tugce Yazicigil, yang saat ini menjadi asisten profesor di Universitas Boston dan sarjana tamu di MIT; dan Anantha P. Chandrakasan, yang merupakan dekan Sekolah Teknik MIT dan Profesor Teknik Elektro dan Ilmu Komputer Vannevar Bush.
Tim ingin membuat tag RFID yang lebih baik dengan menghilangkan kemasan, yang menambah ukuran dan biaya; gunakan frekuensi terahertz tinggi, sekitar 100 GHz dan 10 THz, untuk memungkinkan integrasi susunan antena dan komunikasi nirkabel pada jarak pembaca yang lebih jauh, dan menambahkan protokol kriptografi.
Ibrahim mengatakan mereka mengembangkan “integrasi sistem yang cukup besar”, yang memungkinkan para peneliti mengemas semuanya dalam chip silikon monolitik, berukuran 1,6 milimeter persegi.
Tag ID (kanan) mengirimkan komunikasi nirkabel pada jarak pembaca yang bersaing dengan tag RFID yang lebih besar (kiri) dan dapat menjalankan algoritme kriptografi untuk membantu mengamankan hampir semua produk dalam rantai pasokan. (Gambar:milik peneliti MIT )
Para peneliti mengatakan chip ID mengintegrasikan susunan antena kecil yang mengirimkan data bolak-balik melalui hamburan balik antara tag dan pembaca di mana antena menggunakan teknik pemisahan dan pencampuran sinyal untuk sinyal hamburan balik dalam kisaran terahertz. “Sinyal-sinyal itu pertama-tama terhubung dengan pembaca dan kemudian mengirim data untuk enkripsi.”
Array antena juga menggunakan fungsi beam-steering yang meningkatkan kekuatan dan jangkauan sinyal serta mengurangi interferensi. Ini adalah demonstrasi pertama kemudi balok dalam tag hamburan balik, kata para peneliti.
Chip ID menggunakan fotodioda untuk memberi daya pada prosesor chip, yang menjalankan skema “elliptic-curve-cryptography” (ECC) chip yang menggabungkan kunci pribadi dan publik untuk menjaga komunikasi tetap pribadi.
“Mengoptimalkan kode kriptografi dan perangkat keras memungkinkan skema berjalan pada prosesor yang hemat energi dan kecil, kata Yazicigil, asisten profesor di Universitas Boston dan sarjana tamu di MIT, dalam sebuah pernyataan.
"Itu selalu tradeoff," katanya. “Jika Anda mentolerir anggaran daya yang lebih tinggi dan ukuran yang lebih besar, Anda dapat memasukkan kriptografi. Namun tantangannya adalah memiliki keamanan dalam label kecil dengan anggaran daya rendah.”
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah memperluas jangkauan sinyal saat ini sekitar lima sentimeter, dan memberi daya pada chip melalui sinyal terahertz untuk menghilangkan fotodioda.
Tag ID (kanan) mengirimkan komunikasi nirkabel pada jarak pembaca yang bersaing dengan tag RFID yang lebih besar (kiri) dan dapat menjalankan algoritme kriptografi untuk membantu mengamankan hampir semua produk dalam rantai pasokan. (Gambar:milik peneliti MIT )