В сегодняшнем глобализированном и взаимосвязанном мире возможность аутентифицировать объекты и людей стала критичным с точки зрения безопасности бизнесом на многих уровнях; личные, социальные и национальные. Аутентификация объекта желательна, например, при покупке ценных объектов. Покупатели и продавцы имеют общие интересы в том, чтобы доказать, что товары, которые получают покупатели, являются теми же товарами, за которые они платят, а не копиями. Аутентификация объектов имеет первостепенное значение для предприятий, которым угрожают поддельные или клонированные телефоны, сим-карты, дебетовые карты и подобное оборудование.
Иногда владелец объекта аутентифицируется напрямую, например, с помощью паспортов, удостоверений личности и бейджей. В настоящее время наблюдается тенденция к росту использования биометрической аутентификации, такой как распознавание отпечатков пальцев или радужной оболочки глаза. Бейджи в основном используются для контроля доступа в зоны повышенной безопасности, отпечатки пальцев — в основном для открытия доступа к личным устройствам, таким как смартфон.Однако стратегии аутентификации небезупречны: объекты могут быть подделаны, карты регулярно клонируются, и даже отпечатки пальцев могут быть украдены.
Дело о копировании отпечатков пальцев недавно попало в заголовки газет, подвергая такой подход огромному риску: люди не могут аннулировать свои отпечатки пальцев и не могут их восстановить, поэтому украденные копии остаются угрозой на неопределенный срок.С этой точки зрения привлекательным решением было бы иметь неклонируемые небиометрические физические токены, которые так же уникальны, как биометрические элементы в нашем организме, но доступны в изобилии.
Чтобы быть коммерчески привлекательными, затраты на производство таких уникальных токенов должны быть низкими. Эти особенности приводят к концепции физических неклонируемых функций (PUF). Это объекты, которые уникальным образом реагируют на различные физические входные данные. Например, они рассеивают свет в непредсказуемых направлениях или сверкают разными цветами при освещении, реагируют с неизвестными задержками или запускаются в случайных состояниях при включении.
В настоящее время PUF находятся внутри микрочипов, поэтому кремниевые компоненты поставляются с авторизованного завода. Гораздо более редкими являются оптические PUF, генерирующие ответ на вход света, который может быть захвачен камерой для аутентификации элемента ценности, к которому прикреплен PUF.В междисциплинарном сотрудничестве Физики Исследовательский отдел материаловедения (PhyMS) и Междисциплинарный центр безопасности и доверия (SnT) в Люксембургском университете, доктор Габриэле Лензини (SnT) и группа профессора Яна Лагеруолла (PhyMS) предлагают совершенно новый тип PUF, основан на своеобразной оптике сфер так называемого холестерического жидкого кристалла. Благодаря самосборной периодической структуре, характерной для этого типа жидких кристаллов, сферы отражают определенные цвета так же, как крылья бабочки или павлина.
С помощью экспертов по фотонике профессора Ирены Древенсек-Оленик (Университет Любляны) и профессора Романо Руппа (Венский университет) команда провела подробный анализ оптики большого количества таких сфер, обнаружив, что сферы общаться друг с другом неожиданными способами. Это общение с помощью света порождает уникальный красочный узор, который можно динамически настраивать, изменяя способ освещения сфер. Поскольку различные типы жидкокристаллических сфер могут быть расположены в токене случайным образом, сгенерированные шаблоны, которые постулируют авторы, одинаково случайны, поэтому невозможно скопировать токен и связанный с ним набор шаблонов, что делает его очень привлекательным в качестве PUF для аутентификации людей. или предметы.В своей статье, опубликованной в научном журнале Scientific Reports1, Geng et al.
Кроме того, представьте методику обеспечения адекватной устойчивости сфер, чтобы с ними можно было легко обращаться для подготовки токена PUF, но они все еще достаточно хрупкие, чтобы попытка вмешательства в токен сломала бы сферы и, таким образом, сделала бы токен недействительным. Более того, они разработали новый метод отжига сфер, который резко сокращает время производства, с использованием микрофлюидного процесса, который можно масштабировать с небольшими затратами.
Авторы обсуждают, как эту новую категорию PUF можно использовать в различных приложениях безопасности, тем самым помогая решить проблему, имеющую большое значение для общества.