用于防伪的基于PUF的复合安全标记制造技术

本发明专利技术涉及产品的防伪保护领域。具体地，本发明专利技术涉及一种用于物理对象的复合安全标记，尤其涉及一种防伪产品标记。特别地，但不限于，这种复合安全标记能够与多组件安全系统的组件特别是防伪保护系统的组件结合使用，或者能够形成多组件安全系统的组件特别是防伪保护系统的组件，其在本文中也作为用于防伪保护的整体解决方案的一部分公开。复合安全标记包括物理不可克隆函数PUF，以及指示能够访问所述数字签名的位置的数字签名或指针的表示。数字签名将由预定的加密散列函数的应用生成的散列值以数字的方式签名到表示由PUF以对预定的质询‑响应认证方案的质询的反应而生成的响应的数据。

PUF-based Compound Security Marker for Anti-counterfeiting

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于防伪的基于PUF的复合安全标记
本专利技术涉及产品的防伪保护领域。具体地，本专利技术涉及一种用于物理对象的复合安全标记，尤其涉及一种防伪产品标记。特别地，但不限于，这种复合安全标记能够与多组件安全系统的组件，特别是防伪保护系统的组件结合使用或者能够形成多组件安全系统的组件，特别是防伪保护系统的组件，其在本文中也作为用于防伪保护的整体解决方案的一部分公开。
技术介绍
在很多行业中，产品的伪造是一个重大问题，其不仅显著影响原始产品制造商的收入，而且甚至可能对伪造产品即假冒产品的消费者或操作者的健康甚至生命构成严重威胁。这种安全相关的产品类别特别包括用于汽车和飞机的部件、用于建筑物或其他基础设施的建构的组件、食品、甚至医疗设备和药品。为了限制伪造并特别解决这些安全问题，行业已经开发了很多不同的保护措施。广泛使用的保护措施包括向产品添加所谓的安全特征，该特征很难假冒。例如，全息图、光学可变油墨、安全线和嵌入的磁性粒子是难以由伪造者复制的已知的安全特征。虽然这些安全特征中的一些是“公开的”，即能够容易地被产品的用户看到或以其他方式识别，但是其他安全特征是“隐蔽的”，即它们是隐藏的并且只能够通过使用例如紫外光源、频谱仪、显微镜或磁场领域探测器、甚至更复杂的法医设备的特定设备来检测。隐蔽安全特征的示例是特别具有发光油墨或仅在电磁频谱的红外部分中但不在其可见部分、特定材料组合物和磁性颜料中可见的油墨的打印。特别是在加密学中使用的一组特定安全特征已知为“物理不可克隆函数”(PhysicalUnclonableFunctions，PUFs)。PUF有时也被称为“物理上不可克隆函数”(PhysicallyUnclonableFunctions)或“物理随机函数”(PhysicalRandomFunctions)。PUF是实施在物理结构中并且易于评估但即使对物理访问PUF的攻击者也难以预测的物理实体。PUF取决于其物理微结构的独特性，其通常包括已经固有地存在于物理实体中或在其制造期间明确地引入或产生在物理实体中并且基本上不可控制且不可预测的随机组件。因此，即使通过完全相同的制造过程产生的PUF至少在其随机组件中也是不同的，因此可以区分。虽然在大多数情况下，PUF是隐蔽的特征，但这不是限制，并且公开的PUF也是可能的。PUF是公知的，特别是有关于通过在给定的相关工艺容差内在芯片上以生成的微结构的最小不可避免的变异的方式将它们实施在集成电子电路中，并且具体地是作为用于从其导出加密密钥，例如在智能卡或其他安全相关芯片的芯片中。这种与芯片相关的PUF的解释和应用的示例在VirginiaTech，DepartmentofElectricalandComputerEngineering，2011年的文章“BackgroundonPhysicalUnclonableFunctions(PUFs)”中公开，其在因特网上的超链接http://rijndael.ece.vt.edu/puf/background.html可获得。然而，也已知其他类型的PUF，诸如用作制造钞票的基材的纸中的纤维的随机分布，其中纤维的分布和方向能够通过特定检测器检测并用作钞票的安全特征。为了评估PUF，使用所谓的质询-响应认证方案。“质询”是应用于PUF的物理刺激，“响应”是其对刺激的反应。响应取决于物理微结构的不可控制且不可预测的性质，因此能够被用于验证PUF，因此也是PUF形成其一部分的物理对象。特定的质询及其对应的响应一起形成所谓的“质询-响应对”(CRP)。非对称加密术有时也称为“公钥加密”或“公钥/私钥加密”是基于使用密钥对的加密系统的已知技术，其中每对密钥包括公钥和私钥。公钥可以广泛传播并且通常甚至公开可获得，而私钥是保密的并且通常仅为其所有者或持有者所知。非对称加密术实现(i)当公钥用于验证配对私钥的持有者通过用他的私钥对其进行数字签名初始特定信息例如包含该信息的消息或存储的数据时的认证，以及(ii)通过加密的方式的例如消息或存储的数据的信息的保护，从而只有配对的私钥的所有者/持有者才能解密由其他人用公钥加密的消息。最近，已经开发了区块链技术，其中区块链是包含多个数据块的分布式数据库形式的公共分类账簿，并且其维护不断增长的数据记录列表，并且通过加密方式来坚决防止篡改和修改。区块链技术的一个突出应用是用于互联网货币交易的虚拟比特币货币。例如通过以太坊项目提供了另一已知的区块链平台。本质上，区块链能够被描述为用于在各方之间记录交易的分散协议，其透明地捕获并存储对其分布式数据库的任何修改并“永久”地、即只要区块链存在地保存它们。将信息存储到区块链中涉及对要存储在区块链的块中的信息进行数字签名。此外，维护区块链涉及称为“区块链挖掘”的过程，其中所谓的“矿工”是区块链基础设施的一部分，验证并密封每个块，使得其中包含的信息“永久”保存并且块不再能被修改。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效保护物理对象防止伪造和篡改的改进方法。通过所附独立权利要求的教导提供了对该问题的解决方案。通过从属权利要求的教导提供了本专利技术的各种优选实施例。此外，本文提出了一种完整的安全解决方案，包括作为可以形成用于有效地保护物理对象防止伪造和篡改的整体安全解决方案的部分的不同方面的各种装置和方法。本文提供的安全解决方案的第一方面涉及用于物理对象的复合安全标记，特别是防伪复合安全标记。复合安全标记包括物理不可克隆函数，PUF，以及指示能够访问所述数字签名的位置的数字签名或指针的表示。数字签名将由预定的加密散列函数的应用生成的散列值以数字的方式签名到表示由PUF以对预定的质询-响应认证方案的质询的反应而生成的响应的数据。如本文所使用的术语“物理对象”指任何种类的物理对象，特别是任何种类的人造物品或产品或天然对象诸如蔬菜或一件天然原材料。此外，如本文所使用的术语“物理对象”还可以指可以应用复合安全标记的人或动物。物理对象本身可以包括多个部分，例如可消耗的商品及其包装。如本文所使用的术语“复合安全标记”指包括至少两个不同的单独标记作为其组件(因此“复合”)的物理实体，其适于应用到物理对象或在物理对象上或在物理对象中创建，并且其在物理上或物理中应用或创建后仍保持可访问以便对其进行评估。在根据安全解决方案的上述第一方面的复合安全标记中，第一组件是PUF以及第二组件是数字签名的表示或指示能够访问所述数字签名的位置的指针的表示。特别地，复合安全标记的两个或更多组件可以位于同一基材或物理对象的部分之上或之内。替代地，组件的子集或它们全部可以位于单独的基材或物理对象的其他部分之上或之内。如本文所使用的术语“数字签名”指一个或多个数字值的集合，其确认数字数据的发送者或始发者的身份以及后者的完整性。为了创建数字签名，通过应用合适的加密散列函数的方式从要保护的数据生成散列值。然后例如基于众所周知的RSA加密系统用非对称加密系统的私钥(有时也称为“安全密钥”)对该散列值进行加密，其中私钥通常仅为发送者/始发者所知。通常，数字签名包括数字数据本身以及发送者/始发者从其得到的散列值。然后，接收者可以将相同的加密散列函数应用于所接收的数字数据，使用与所述私钥对应的公钥来解密包含在数字签名中的散列值，并将来自数字签本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于物理对象的复合安全标记，特别是防伪产品标记，所述标记包括：物理不可克隆函数PUF；以及，数字签名(3)的表示或指示能够访问所述数字签名的位置的指针的表示；其中，所述数字签名将从预定的加密散列函数的应用产生的散列值以数字的方式签名到表示由所述PUF作为对预定的质询‑响应认证方案的质询的反应而生成的响应的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 EP 16205928.11.一种用于物理对象的复合安全标记，特别是防伪产品标记，所述标记包括：物理不可克隆函数PUF；以及，数字签名(3)的表示或指示能够访问所述数字签名的位置的指针的表示；其中，所述数字签名将从预定的加密散列函数的应用产生的散列值以数字的方式签名到表示由所述PUF作为对预定的质询-响应认证方案的质询的反应而生成的响应的数据。2.根据权利要求1所述的复合安全标记，其中，所述PUF包括上转换染料UCD。3.根据权利要求1或2所述的复合安全标记，其中，所述PUF包括：不可克隆的物理图案，或被配置为响应于所述质询而生成虚拟图案的结构。4.根据权利要求3所述的复合安全标记，其中，被配置为生成虚拟图案的所述结构包括微结构，所述微结构被配置为当被用合适的光源的光照射时来创建光学散斑图案。5.根据前述权利要求中任一项或多项所述的复合安全标记，其中，所述PUF包括以下各项中的至少之一：-其中隐写地嵌入了隐蔽信息的图像；-用含有一种或多种类型的上转换染料UCD的油墨所打印的图像；-包含有隐藏的被相位编码的或被频率编码的信息的全息图。6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的复合安全标记，其中，所述复合安全标记包括所述指针，并且所述指针指示到达服务器的路由，从所述服务器能够检索到所述数字签名。7.根据权利要求2至6中任一项或多项所述的复合安全标记，其中，针对所述UCD，表示由所述PUF作为对预定的质询-响应认证方案的质询的反应而生成的响应的所述数据表示：频谱条形码，所述频谱条形码针对波长的被选择的离散子集而具有连续或量化范围的允许的频谱值，和/或在所述响应中发生的发光效应的特征寿命。8.根据权利要求3至7中任一项或多项所述的复合安全标记，其中，针对不可克隆的所述物理图案或被配置为生成虚拟图案的所述结构，表示由PUF作为对预定的质询-响应认证方案的质询的反应而生成的响应的所述数据分别表示：所述物理图案或所述虚拟图案的至少一个被识别的方面或部分。9.根据前述权利要求中任一项或...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·恩德雷斯，丹尼尔·绍博，法比安·瓦尔，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE