Tag ID MIT yang Kecil dan Anti Rusak Mengautentikasi Apa Pun Menggunakan Gelombang Terahertz

INSIDER Elektronik &Sensor

Tag kriptografi yang dikembangkan di MIT menggunakan gelombang terahertz untuk mengautentikasi item dengan mengenali pola unik partikel logam mikroskopis yang dicampur ke dalam lem yang menempelkan tag ke permukaan item. (Gambar:Jose-Luis Olivares, MIT. Chip milik para peneliti)

Beberapa tahun yang lalu, peneliti MIT menemukan tag ID kriptografi yang beberapa kali lebih kecil dan jauh lebih murah dibandingkan tag frekuensi radio (RFID) tradisional yang sering ditempelkan pada produk untuk memverifikasi keasliannya.

Tag kecil ini, yang menawarkan peningkatan keamanan dibandingkan RFID, menggunakan gelombang terahertz, yang lebih kecil dan memiliki frekuensi jauh lebih tinggi daripada gelombang radio. Namun tag terahertz ini memiliki kerentanan keamanan yang sama dengan RFID tradisional:Pemalsu dapat melepaskan tag dari barang asli dan menempelkannya kembali ke barang palsu, dan sistem autentikasi akan menjadi lebih bijaksana.

Para peneliti kini telah mengatasi kerentanan keamanan ini dengan memanfaatkan gelombang terahertz untuk mengembangkan tag ID anti-gangguan yang tetap menawarkan keunggulan karena ukurannya yang kecil, murah, dan aman.

Mereka mencampurkan partikel logam mikroskopis ke dalam lem yang menempelkan label pada suatu benda, dan kemudian menggunakan gelombang terahertz untuk mendeteksi pola unik yang dibentuk partikel tersebut pada permukaan benda tersebut. Mirip dengan sidik jari, pola lem acak ini digunakan untuk mengautentikasi barang tersebut, jelas Eunseok Lee, seorang mahasiswa pascasarjana teknik elektro dan ilmu komputer (EECS) dan penulis utama makalah tentang tag antitampering.

"Partikel logam ini pada dasarnya seperti cermin untuk gelombang terahertz. Jika saya menyebarkan sekumpulan potongan cermin ke suatu permukaan dan kemudian menyinari permukaan tersebut, tergantung pada orientasi, ukuran, dan lokasi cermin tersebut, saya akan mendapatkan pola pantulan yang berbeda. Namun jika Anda mengupas chip tersebut dan memasangnya kembali, Anda akan menghancurkan pola tersebut," kata Ruonan Han, seorang profesor di EECS, yang memimpin Terahertz Integrated Electronics Group di Research Laboratory of Electronics.

Para peneliti menghasilkan tag antitampering bertenaga ringan yang berukuran sekitar 4 milimeter persegi. Mereka juga mendemonstrasikan model pembelajaran mesin yang membantu mendeteksi gangguan dengan mengidentifikasi sidik jari pola lem serupa dengan akurasi lebih dari 99 persen.

Karena label terahertz sangat murah untuk diproduksi, label ini dapat diterapkan di seluruh rantai pasokan besar-besaran. Dan ukurannya yang kecil memungkinkan tag untuk ditempelkan pada item yang terlalu kecil untuk RFID tradisional, seperti perangkat medis tertentu.

Makalah ini merupakan kolaborasi antara kelompok Han dan Kelompok Sirkuit dan Sistem Hemat Energi Anantha P. Chandrakasan, kepala inovasi dan strategi MIT, dekan Sekolah Teknik MIT, dan Profesor EECS di Vannever Bush. Rekan penulisnya termasuk mahasiswa pascasarjana EECS Xibi Chen, Maitryi Ashok, dan Jaeyeon Won.

Proyek penelitian ini sebagian terinspirasi oleh tempat cuci mobil favorit Han. Bisnis tersebut menempelkan tag RFID ke kaca depan mobilnya untuk mengautentikasi keanggotaan tempat cuci mobilnya. Untuk keamanan tambahan, label tersebut terbuat dari kertas yang rapuh sehingga akan rusak jika pelanggan yang kurang jujur mencoba melepasnya dan menempelkannya di kaca depan yang berbeda.

Tapi itu bukan cara yang bisa diandalkan untuk mencegah gangguan. Misalnya, seseorang dapat menggunakan larutan untuk melarutkan lem dan melepaskan label rapuh dengan aman.

Daripada mengautentikasi tag, solusi keamanan yang lebih baik adalah dengan mengautentikasi item itu sendiri, kata Han. Untuk mencapai hal ini, para peneliti menargetkan lem pada antarmuka antara tag dan permukaan item.

Tag antitamperingnya berisi serangkaian slot sangat kecil yang memungkinkan gelombang terahertz melewati tag dan menyerang partikel logam mikroskopis yang telah tercampur ke dalam lem.

Gelombang Terahertz cukup kecil untuk mendeteksi partikel, sedangkan gelombang radio yang lebih besar tidak memiliki sensitivitas yang cukup untuk melihatnya. Selain itu, penggunaan gelombang terahertz dengan panjang gelombang satu milimeter memungkinkan para peneliti membuat chip yang tidak memerlukan antena off-chip yang lebih besar.

Setelah melewati tag dan mengenai permukaan objek, gelombang terahertz dipantulkan, atau dihamburkan kembali, ke penerima untuk otentikasi. Bagaimana gelombang tersebut dihamburkan kembali bergantung pada distribusi partikel logam yang memantulkannya.

Para peneliti menempatkan beberapa slot pada chip sehingga gelombang dapat menyerang titik berbeda di permukaan objek, sehingga menangkap lebih banyak informasi tentang distribusi partikel secara acak.

“Tanggapan ini tidak mungkin ditiru, selama antarmuka lemnya dihancurkan oleh pemalsu,” kata Han.

Vendor akan melakukan pembacaan awal tag antitampering setelah tag tersebut ditempelkan pada suatu item, lalu menyimpan data tersebut di cloud, kemudian menggunakannya untuk verifikasi.

Namun ketika tiba waktunya untuk menguji tag antitampering, Lee mengalami masalah:Sangat sulit dan memakan waktu lama untuk melakukan pengukuran yang cukup tepat untuk menentukan apakah dua pola lem cocok.

Dia menghubungi temannya di Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT dan bersama-sama mereka mengatasi masalah tersebut dengan menggunakan AI. Mereka melatih model pembelajaran mesin yang dapat membandingkan pola lem dan menghitung kemiripannya dengan akurasi lebih dari 99 persen.

“Salah satu kelemahannya adalah kami memiliki sampel data yang terbatas untuk demonstrasi ini, namun kami dapat meningkatkan jaringan saraf di masa depan jika sejumlah besar tag ini diterapkan dalam rantai pasokan, sehingga memberi kami lebih banyak sampel data,” kata Lee.

Sistem otentikasi juga dibatasi oleh fakta bahwa gelombang terahertz mengalami kehilangan tingkat tinggi selama transmisi, sehingga sensor hanya dapat berada sekitar empat sentimeter dari tag untuk mendapatkan pembacaan yang akurat. Jarak ini tidak akan menjadi masalah untuk aplikasi seperti pemindaian kode batang, namun akan terlalu pendek untuk beberapa kegunaan potensial, seperti di pintu tol otomatis. Selain itu, sudut antara sensor dan tag harus kurang dari 10 derajat atau sinyal terahertz akan terlalu menurun.

Mereka berencana untuk mengatasi keterbatasan ini dalam penelitian di masa depan dan berharap dapat menginspirasi peneliti lain agar lebih optimis tentang apa yang dapat dicapai dengan gelombang terahertz, meskipun terdapat banyak tantangan teknis, kata Han.

"Satu hal yang benar-benar ingin kami tunjukkan di sini adalah penerapan spektrum terahertz dapat melampaui nirkabel broadband. Dalam hal ini, Anda dapat menggunakan terahertz untuk ID, keamanan, dan autentikasi. Ada banyak kemungkinan di luar sana," tambahnya.

Sumber