Tecniche hylemetriche per autenticazione : metodologie biometriche applicate ad oggetti inanimati

Abstract

Negli ultimi anni si è assistito alla crescita costante dell’esigenza, da parte delle autorità così come dei singoli individui, di incrementare la sicurezza contro le frodi; in particolare per quanto riguarda quella legata all’autenticità e alla provenienza garantita degli oggetti. I sistemi di sicurezza tradizionali sono realizzati, quasi esclusivamente, con delle tecnologie che con il tempo possono diventare semplici ed economiche, ciò grazie agli sviluppi tecnologici dei mercati; pertanto quello che ora potrebbe essere considerato come antieconomico e complesso può divenire con il tempo oggetto d’interesse per eventuali frodi; inoltre un bene durevole, col trascorrere del tempo, potrebbe acquistare un valore tale per cui l’utilizzo di tecnologie di duplicazione, inizialmente costose, diventano economicamente convenienti. Affinché una tecnologia possa essere considerata utile all’anti-contraffazione deve avere anche una durata paragonabile a quella del bene da proteggere; questa condizione, per le tecnologie attualmente in uso, non sempre è rispettata. L’elevata concorrenza effettuata, specialmente dai paesi emergenti, sfrutta gli investimenti e l’inventiva delle aziende leader per sottrarre loro quote di mercato con prodotti palesemente contraffatti o realizzati in modo molto simile al brand che intendono “attaccare”. Sul mercato si rilevano quotidianamente situazioni di contraffazione e di mercato parallelo; il brand subisce gravi danni di immagine, mentre i mercati paralleli danneggiano mercati consolidati a maggiore marginalità, oltre a creare conflittualità con la rete vendita ufficiale. Non tutti i fenomeni di contraffazione puntano allo stesso scopo. Talvolta il prodotto è contraffatto in modo palese e veicolato attraverso canali di vendita chiaramente non ufficiali, una situazione che paradossalmente crea un effetto positivo; diffonde il brand (e il desiderio di possederlo) attraverso una clientela che non potrebbe accederne e consapevole di possedere un falso (ciò al di là della legislazione). Talvolta il brand viene invece contraffatto in modo molto accurato e veicolato attraverso canali plausibili, in questo caso si creano contemporaneamente due danni: l’utente crede di acquistare un prodotto originale a un prezzo vantaggioso e il brand perde una vendita. L’unico modo per contrastare questi fenomeni è consentire l’identificazione certa del prodotto e la sua tracciabilità durante tutti i passaggi della catena di distribuzione. Le industrie del fashion si propongono sul mercato come aziende consolidate, fortemente strutturate e organizzate, capaci di gestire logiche di filiera produttiva e di mercato a livello internazionale. Un mercato globale caratterizzato da una forte delocalizzazione della produzione e dalla decentralizzazione delle attività, nell’ottica della crescita di competitività, ha tuttavia comportato numerose problematiche, causate soprattutto dall’impossibilità, per l’azienda, di monitorare con certezza attività, risorse, prodotti. Le criticità sono trasversali a tutti gli stadi della filiera, e sono in gran parte riconducibili a un problema fondamentale: l’impossibilità di accertare l’identità univoca del singolo prodotto. Oggigiorno, vista la delocalizzazione della produzione, è oneroso assegnare un nome o un numero di serie univoco e non “clonabile” al singolo prodotto. L’assenza del riconoscimento “unico” non consente una tracciabilità del prodotto lungo tutta la filiera, nonostante le numerosissime tecnologie presenti sul mercato. La quasi totalità dei metodi utilizzati per l’anticontraffazione, si basano su caratteristiche aggiunte all’oggetto. La filosofia finora adottata, prevede di inserire dei “marchi/caratteristiche” utilizzando tecniche complesse e costose. In questo modo, si rende economicamente sconveniente duplicarle. La semplice commercializzazione di oggetti senza il corretto marchio/caratteristica consente l’individuazione della frode. L’inserimento di marchi e caratteristiche “complessi” ed economicamente onerosi, fa sì che tali sistemi possano essere utilizzati solo su oggetti di valore economico “considerevole”. Inoltre, con il progredire della tecnologia, la clonazione delle caratteristiche aggiunte diventa sempre più semplice e compatibile economicamente. Oggetto del lavoro presentato in questa tesi è stato quello di cercare di contrastare la clonazione di un oggetto mediante la ricerca di caratteristiche “instinseche”, alla stregua della biometria, che consentissero di identificare univocamente l’oggetto stesso. La teoria che permette un’identificazione di un oggetto in maniera univoca va con il nome di Hylemetria; questa richiede che la caratteristica utilizzata per l’identificazione debba avere le seguenti proprietà: essere unica, numerabile, non-invasiva, coerente, concisa, robusta, resistente alla contraffazione. Qualunque caratteristica che sia randomica e difficile/impossibile da riprodurre può potenzialmente essere una caratteristica Hylemetrica. Nel settore della moda, gli attuali sistemi sono basati quasi esclusivamente sul riconoscimento visivo di dettagli. Scopo quindi della tesi è stata quella di cercare e proporre un sistema che consentisse al singolo capo di moda di essere identificato come unico ed essere totalmente verificabile come tale. Lo studio inizia con l’analisi di tutte le tecnologie anticontraffazione oggi presenti sul mercato, sia per mercati globali che di nicchia, ciò al fine di avere un quadro completo di tutte le soluzioni esistenti, con la definizione dei vantaggi e svantaggi nell’applicazione delle stesse agli oggetti e le relative tutele in termini di sicurezza. Le tecnologie anti-contraffazione possono quindi essere divise in quattro categorie analizzate approfonditamente: visibili (overt), progettate in modo da permettere all’utente finale di verificare l’autenticità di un oggetto su cui è posto (es. ODV, ologrammi, inchiostri a colorazione variabile), invisibili (covert), anche se sono invisibili ad occhio nudo (stampa invisibile, filigrane), permettono al proprietario del marchio di fabbrica di identificare i prodotti contraffatti; tecniche forensi, soluzioni ad alta-tecnologia che richiedono test di laboratorio o kit per test elaborati per valutare la loro l’autenticità; “Segui e traccia” (Track and Trace) che consiste nell’assegnare, durante la produzione, un'unica identità ad ogni stock o al singolo pezzo, che poi rimane per tutta la catena di distribuzione sino al consumatore, tracciandone il percorso completo. La tecnologia segui/traccia presenta molte funzioni distinte: traccia un singolo oggetto attraverso tutta la catena di distribuzione, in ogni suo punto, conserva il percorso ed i passaggi eseguiti a seconda dei punti di controllo decisi a priori, permette l’autenticazione della data e dell’ora del pacco o dell’unità in cui sono applicati. Tale soluzione rappresenta quindi una soluzione migliore rispetto alle precedenti in relazione alla ricerca effettuata nella tesi. La tecnica fornisce anche altri importanti vantaggi quale un’elevata capacità di memorizzazione un elevato livello di sicurezza. Le soluzioni, all’interno di questa tecnica, che consentirebbero l’incorporazione dei dati in un capo di abbigliamento, sono due: “Codici a barre” e RFID. I primi, in particolare i più evoluti 2D (datamatrix, Qcode, VSCode, VIsual Code, Shotcode, Colorcode), pur incorporando l’identità del prodotto presentano una scarsa capacità di memorizzazione e salvo alcune soluzioni anche una scarsa sicurezza. Gli RFID forniscono un controllo totale, pur necessitando comunque di ulteriori definizioni degli standard. Inoltre, consentono un pieno automatismo, la possibilità di scambio di dati in maniera bidirezionale fra il lettore ed il tag e come detto pocanzi una capacità di memorizzazione potenzialmente elevata, campo fisico di lettura ampio da pochi centimetri ad alcuni metri. Ed infine, uno dei fattori più importanti elevata sicurezza sui tag (password e/o crittografia); condizioni che ne hanno fatto la soluzione ideale per un impiego nel lavoro qui proposto. Il passaggio successivo è stato quello di studiare i sistemi biometrici, semplici e complessi; cercando di sviluppare un metodo analogo applicabile agli oggetti e che consentisse di fornire uno strumento per combattere la contraffazione; si sono cercate soluzioni che potessero tener conto delle caratteristiche intrinseche dei singoli prodotti, alla stregua quindi delle impronte digitali, iride, retina, geometria della mano, etc. per l’uomo; conseguenza logica è stata quella di trovare delle caratteristiche che potessero essere misurate con metodi non distruttivi, e che permettessero la verifica circa la veridicità ed unicità dell’oggetto stesso, rendendo questi complessi alla contraffazione. Per quanto introdotto pocanzi, la soluzione al problema è stato trovato nell’hylemetria (e nelle PUF), che come indicato in precedenza ha lo scopo di identificare delle caratteristiche, alla stregua della biometria, che rendano un “entità” fisica unica e randomica al fine di identificarla univocamente. Nel quadro di una lotta alla contraffazione, ciò che è stato importante capire, è stato quale fosse il legame tra un oggetto, e gli elementi di certificazione “indissolubili”. Nello specifico se fosse sviluppare dei sistemi anti-contraffazione che leghino le caratteristiche intrinseche di un oggetto ai moderni sistemi di riconoscimento. A questo punto ci si è interessati a ricercare sistemi che tutelassero i dati Hylemetrici. Per fare questo era necessario comprendere quali fossero le classificazioni in termini di sicurezza e i limiti degli attuali sistemi. I sistemi tradizionali spesso pur fornendo una risposta non consentono livelli di sicurezza adeguati, spesso addirittura fallimentari, come per l’ispezione visiva, utile quando si trattano dei documenti protetti con tecniche di stampa particolari (come nel caso delle banconote) ma ad esempio non applicabile ad altri casi. In aiuto a questi metodi viene utilizzata la crittografia In particolare è risultata molto utile ed idonea la funzione Hash. La funzione Hash è una funzione che “tritura” l’ingresso rendendolo non riconoscibile; quindi le caratteristiche uniche vengono “triturate” in modo “univoco”. Per avere la certezza che la funzione Hash non venga sostituita, (clonazione di un opera per esempio e sostituzione dell’Hash) è indispensabile che venga firmato digitalmente dall’autore o dall’ente certificatore. A questo punto si è stati in grado di proporre un sistema che consentisse l’acquisizione di strutture random casuali e non duplicabili, già presenti nell’oggetto o introdotti artificialmente, e la loro codifica attraverso procedure di firma digitale asimmetrica, per garantirne la non duplicabilità e la non ripudiabilità. La procedura d’identificazione “sicura” proposta prevede che il “realizzatore” (designer) di moda una volta realizzato il singolo capo di abbigliamento, parte di una collezione/lotto, estragga una caratteristica Hylemetrica (presente sul capo stesso o opportunamente introdotta), e la invii alla funzione Hash. L’uscita di tale funzione, attraverso la chiave privata del designer viene crittografata; inoltre il designer firma digitalmente il singolo oggetto. Le informazioni per la decodifica, le informazioni per estrarre l’Hash e il link alla maison, vengono memorizzati su un RFID inserito nel capo; l’inserimento deve essere fatto in modo che il RFID non possa essere rimosso senza distruggerlo e/o senza danneggiare il capo. Ovviamente invece di un RFID è possibile utilizzare un codice a barre bidimensionale, comunque da tener presente, che le informazioni presenti su un codice a barre sono limitate rispetto a quelle memorizzabili su un RFID. A questo punto il comparatore attraverso un apposito software (APP) ed un semplice smartphone in grado di leggere RFID (o codice a barre 2D) accede alle informazioni presenti sul RFID e qualora non tutte le informazioni fossero presenti sul RFID (scelta discrezionale della casa di moda), si collega alla maison. A questo punto l’app, con opportune indicazioni, chiede all’utente l’acquisizione di un particolare “unico” (caratteristica Hylemetrica) da catturare. Acquisito il particolare d’identificazione (ad esempio un specifico ricamo), l’app provvede ad estrarre l’Hash. Viene effettuato il controllo tra l’Hash memorizzato e l’Hash estratto; e se le due informazioni “coincidono” si ha la “certezza” che il capo è stato realizzato dal Designer “A” fornendo quindi l’informazione sull’originalità del capo. Il sistema proposto (procedura di autenticazione) consente quindi l’integrazione fra più tecnologie fornendo maggior sicurezza sulla provenienza e autenticità dell’oggetto, e proponendo una metodologia accessibile ad un largo numero di utenti; la sicurezza alla contraffazione è garantita dall’acquisizione di strutture random casuali e non duplicabili (teoria Hylemetrica) già presenti nell’oggetto o introdotti artificialmente (caratteristiche microscopiche che rendono l’oggetto unico), e la codifica attraverso procedure di firma digitale asimmetrica per garantirne la non duplicabilità e la non ripudiabilità; in altre parole si realizza una sorta di passaporto (Fashion-passport) del capo di moda verificabile sia direttamente che da remoto, nulla ne vieta anche una versione cartacea. Nella parte finale della tesi si sono quindi analizzati ed effettuate delle proposte concrete di sistemi che permettessero di tutelare la non duplicabilità dei sistemi commercializzati in particolare nel campo della moda (alcuni esempi sono comunque non settoriali); evitando tutti gli inconvenienti dovuti ai metodi tradizionali, puntando essenzialmente sul basso costo di produzione e sulla semplicità. In particolare si è mostrato il processo che porta al dato hylemetrico (prima del Hash). Sono state quindi proposte alcune tecniche Hylemetriche, naturali o artificiali; a riscontro della validità e dell’efficienza del tecnica scelta. Per quanto concerne tecniche hylemetriche naturali implementabili, sono state considerate le tipiche trame “randomiche” dei tessuti, la Sfumatura di colori presenti nei fili delle cuciture, la marcatura del pellame; in relazione a questo ultimo caso è stato poi mostrato in maniera esaustiva il procedimento di riconoscimento Hylemetrico. Esempi di tecniche Hylemetriche artificiali sono l’inserimento di fibrille fluorescenti presenti nelle banconote; un’etichetta con presenza di fibrille fluorescenti a cui è possibile per altro stampare, ad esempio, il bordo di un barcode 2D Datamatrix. Nello specifico è stata studiata dettagliatamente una tecnica Hylemetrica artificiale applicabile su un’etichetta, o su una parte dell’oggetto, mediante l’uso di una tintura/vernice fluorescente sotto illuminazione UV; la cui nebulizzazione produce delle minuscole goccioline che si disperdono in modo “randomico”. Sono stati in conclusione mostrati altri due ultimi esempi, entrambi legati all’inserimento all’interno dei capi di moda di strutture che possano interagire con campi elettromagnetici “esterni”, possibilità offerta dall’inserimento di strutture metalliche distribuite casualmente. Nel primo caso si sono inserite delle strutture sensibili ai campi elettromagnetici all’interno di cuciture (sei “piccoli” frammenti di ferrite). Questi frammenti, se investiti da microonde si scaldano e il calore può facilmente essere rivelato da una termocamera, divenendo un dato hylemetrico. L’altro esperimento proposto in tale contesto propone l’uso di piccole pagliuzze di rame distribuite in modo casuale. Queste pagliuzze possono essere presenti tra la pelle esterna e la fodera di una borsa, così come tra i due strati di una cintura e/o di un portafoglio. Queste strutture possono essere visualizzare “tramite” telecamere operanti nei THz e considerati come dati Hylemetrici. In conclusione si sono quindi proposte nuove caratteristiche Hylemetriche impiegabili per la lotta alla contraffazione, impiegabili in un ambito tecnologico che ne consente un impiego vasto e diversificato con costi che si ritengono bassi e che possono garantire per un lungo tempo un buon livello di sicurezza.