Les chercheurs créent une petite étiquette d'identification d'authentification

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont inventé une minuscule étiquette d'identification cryptographique qui peut s'adapter à presque tous les produits pour vérifier l'authenticité. Cela inclut l'intégration dans des puces de silicium plus grandes. La puce d'identification de taille millimétrique intègre un processeur cryptographique, un réseau d'antennes et des photodiodes pour l'alimentation.

La contrefaçon est un énorme problème. L'Organisation de coopération et de développement économiques estime qu'environ 2 000 milliards de dollars de produits contrefaits seront vendus dans le monde en 2020, selon un rapport de 2018, et la Semiconductor Industry Association a évalué les pertes annuelles de l'industrie américaine des semi-conducteurs à environ 7,5 milliards de dollars.

"L'industrie américaine des semi-conducteurs a subi des pertes de 7 à 10 milliards de dollars par an à cause des puces contrefaites", a déclaré Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, diplômé du MIT et chercheur de l'équipe, dans un communiqué. « Notre puce peut être intégrée de manière transparente à d'autres puces électroniques à des fins de sécurité, ce qui pourrait avoir un impact énorme sur l'industrie. Nos puces coûtent quelques centimes chacune, mais la technologie n'a pas de prix."

Les chercheurs ont déclaré que la nouvelle étiquette d'identification résout de nombreux problèmes liés aux étiquettes d'identification sans fil d'aujourd'hui utilisées pour l'authentification, notamment la taille, le coût, la consommation d'énergie et les compromis de sécurité. Les exemples cités incluent les étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID) qui sont trop grandes pour tenir sur de petits produits tels que des composants médicaux et industriels, des pièces automobiles ou des puces en silicium, avec des mesures de sécurité limitées. Même si les balises fournissent des schémas de cryptage, elles sont volumineuses et gourmandes en énergie, a déclaré le MIT.

La puce d'identification de taille millimétrique intègre un processeur cryptographique, un réseau d'antennes et des diodes photovoltaïques pour l'alimentation. (Image :avec l'aimable autorisation des chercheurs du MIT, éditée par MIT News)

Les chercheurs du MIT décrivent leur puce d'identification comme une « étiquette de tout », résolvant bon nombre des défis rencontrés dans les étiquettes d'identification sans fil et RFID d'aujourd'hui. Dans un article publié lors d'une récente conférence internationale IEEE sur les circuits à semi-conducteurs (ISSCC), les chercheurs ont déclaré que la puce d'identification fonctionnait avec de faibles niveaux d'énergie fournis par les diodes photovoltaïques.

Une autre caractéristique intéressante est que la puce d'identification transmet des données à des distances éloignées grâce à une technique de « rétrodiffusion » sans alimentation qui fonctionne à une fréquence « des centaines de fois supérieure à celle des RFID ». En outre, la puce utilise des techniques d'optimisation d'algorithmes pour exécuter un schéma de cryptographie populaire qui fournit des communications sécurisées en utilisant une énergie extrêmement faible, ont déclaré les chercheurs.

"Si je veux suivre la logistique d'un seul boulon, implant dentaire ou puce de silicium, les étiquettes RFID actuelles ne permettent pas cela", a déclaré le co-auteur Ruonan Han, professeur agrégé au Département de génie électrique et informatique. Science et chef du groupe d'électronique intégrée Terahertz au sein des laboratoires de technologie des microsystèmes (MTL), dans un communiqué. "Nous avons construit une petite puce à faible coût sans emballage, sans piles ou autres composants externes, qui stocke et transmet des données sensibles."

Les co-auteurs incluent les étudiants diplômés Mohamed I. Ibrahim et Muhammad Ibrahim Wasiq Khan; ancien étudiant diplômé Chiraag S. Juvekar; l'ancien associé postdoctoral Wanyeong Jung; l'ancien post-doctorant Rabia Tugce Yazicigil, qui est actuellement professeur adjoint à l'Université de Boston et chercheur invité au MIT ; et Anantha P. Chandrakasan, doyenne de la MIT School of Engineering et professeure Vannevar Bush de génie électrique et d'informatique.

L'équipe souhaitait créer une meilleure étiquette RFID en éliminant l'emballage, qui augmente la taille et le coût ; utiliser une fréquence térahertz élevée, autour de 100 GHz et 10 THz, pour permettre l'intégration du réseau d'antennes et des communications sans fil à de plus grandes distances de lecteur, et ajouter des protocoles cryptographiques.

Ibrahim a déclaré avoir développé "une intégration système assez importante", qui a permis aux chercheurs de tout emballer sur une puce de silicium monolithique, mesurant 1,6 millimètre carré.

L'étiquette d'identification (à droite) envoie des communications sans fil à des distances de lecture compétitives avec les étiquettes RFID plus grandes (à gauche) et peut exécuter des algorithmes cryptographiques pour aider à sécuriser presque tous les produits de la chaîne d'approvisionnement. (Image :avec l'aimable autorisation des chercheurs du MIT )

Les chercheurs ont déclaré que la puce d'identification intègre un réseau de petites antennes qui transmettent des données dans les deux sens via une rétrodiffusion entre l'étiquette et le lecteur dans lequel les antennes utilisent des techniques de division et de mélange des signaux pour rétrodiffuser les signaux dans la plage térahertz. "Ces signaux se connectent d'abord avec le lecteur, puis envoient des données pour le cryptage."

Le réseau d'antennes utilise également une fonction d'orientation du faisceau qui augmente la puissance et la portée du signal et réduit les interférences. Il s'agit de la première démonstration d'orientation du faisceau dans une balise à rétrodiffusion, ont déclaré les chercheurs.

La puce d'identification utilise des photodiodes pour alimenter le processeur de la puce, qui exécute le schéma de "cryptographie à courbe elliptique" (ECC) de la puce qui combine des clés privées et publiques pour garder les communications privées.

« L'optimisation du code et du matériel cryptographiques permet au système de fonctionner sur un petit processeur économe en énergie, a déclaré Yazicigil, professeur adjoint à l'Université de Boston et chercheur invité au MIT, dans un communiqué.

"C'est toujours un compromis", a-t-elle déclaré. « Si vous tolérez un budget de puissance plus élevé et une taille plus importante, vous pouvez inclure la cryptographie. Mais le défi est d'avoir la sécurité dans une si petite étiquette avec un budget de faible puissance."

Les prochaines étapes pour les chercheurs sont d'étendre la portée du signal actuel d'environ cinq centimètres et d'alimenter la puce à travers les signaux térahertz pour éliminer les photodiodes.