防偽3D打印技術(shù)

　　摘要：本文簡(jiǎn)要分析了3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并針對(duì)3D打印機(jī)嵌入安全識(shí)別技術(shù)進(jìn)行剖析。

　　3D打印技術(shù)正在掀起制造格局的革命浪潮。您能想象通過發(fā)送雙腳的3D打印模型來定制一雙合腳的鞋嗎?這并非遙不可及。

　　現(xiàn)代化的3D打印技術(shù)也稱為增材制造，是利用3D模型或其它電子數(shù)據(jù)源制作幾乎任何形狀的三維固態(tài)物體的過程。作為一種增材制造方法，制造商通過向制作對(duì)象上逐層“增加”材料，形成最終產(chǎn)品(圖1)。隨著3D打印技術(shù)以及多種不同3D打印方法的快速發(fā)展，種種跡象表明3D打印是或應(yīng)該是一種顛覆性的技術(shù)^[1]。從這點(diǎn)上看，說3D打印將改變世界也不完全是夸大其詞。

　　3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為被汽車、航空航天、衛(wèi)生保健及消費(fèi)領(lǐng)域用來建立3D模型和原型。追捧者相信3D模型能夠幫助公司以較少的時(shí)間和/或較少的資源完成項(xiàng)目。因此，3D打印如雨后春筍般快速發(fā)展^[2]，成為快速原型到快速制造根本性轉(zhuǎn)化的動(dòng)力。

　　對(duì)于這一領(lǐng)域的廠商而言，其夢(mèng)想是讓3D打印機(jī)進(jìn)入千家萬戶。成本往往是2，000美元起，現(xiàn)在有些3D打印機(jī)的定價(jià)還不足1，000美元^[3]。許多人視其為發(fā)展迅速但目前尚處于起步階段的市場(chǎng)。獨(dú)立市場(chǎng)研究公司Canalys預(yù)測(cè)，3D打印市場(chǎng)的總規(guī)模(包括打印機(jī)銷售、材料和相關(guān)服務(wù))在2014年將達(dá)到38億美元，到2018年，這一市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到162億美元，預(yù)計(jì)在此期間的CAGR(年均增長(zhǎng)率)為45.75% ^[4]。看到這些預(yù)測(cè)數(shù)字，對(duì)近年來3D打印技術(shù)賺盡眼球這一現(xiàn)象就不會(huì)感到奇怪了。作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，3D打印技術(shù)具有重塑行業(yè)和改變制造過程的能力。盡管如此，仍有很多基本障礙妨礙市場(chǎng)普及，包括打印機(jī)成本。即使以現(xiàn)在不足1，000美元的價(jià)格，對(duì)于一件消費(fèi)產(chǎn)品而言，仍然非常昂貴。

　　剃須刀-刀片模式是3D打印市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵嗎?

　　如果您購(gòu)買過剃須刀及其可更換的刀片，您就已經(jīng)體驗(yàn)了剃須刀-刀片商業(yè)模式。這種商業(yè)行為的做法是以折扣價(jià)銷售主產(chǎn)品，然后以相當(dāng)高的價(jià)格銷售備用(往往是一次性的)輔助產(chǎn)品^[5]。不僅僅限于剃須刀刀片，這種商業(yè)模式已經(jīng)被長(zhǎng)時(shí)間成功用于傳統(tǒng)打印機(jī)市場(chǎng)，并且仍然是非常成功的策略。

　　有人認(rèn)為這種剃須刀-刀片商業(yè)模式是讓3D打印機(jī)成為主流、進(jìn)入千家萬戶的最佳商業(yè)策略和最快途徑。簡(jiǎn)單來說，就是通過以近乎免費(fèi)的極低價(jià)格銷售3D打印機(jī)，從而提高3D打印的普及率，然后再通過銷售墨盒或長(zhǎng)絲材料大賺一筆。圖2所示為一次性3D打印耗材的例子。

　　3D打印機(jī)墨盒或打印耗材也使得打印機(jī)能夠支撐不同價(jià)位材料、顏色及色澤的大量組合。就像傳統(tǒng)墨盒中客戶能夠了解每種顏色的墨水量一樣，3D打印也可提供耗材的使用狀態(tài)。

　　歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有在一次性產(chǎn)品中實(shí)施嚴(yán)格的IP保護(hù)機(jī)制，防止克隆、偽造、復(fù)制和假冒，剃須刀-刀片商業(yè)模式才有效^[6]。毫無疑問，造假者必定會(huì)竭盡全力假冒3D墨盒，欺騙這些產(chǎn)品的合法制造商。如何預(yù)防IP剽竊?答案很明確：在每臺(tái)3D打印機(jī)及墨盒中嵌入安全識(shí)別技術(shù)。

　　利用SHA-256質(zhì)詢-應(yīng)答安全認(rèn)證系統(tǒng)保證安全

　　多年以來，在無數(shù)產(chǎn)品和應(yīng)用中，安全散列算法(SHA)安全認(rèn)證方案是防止IP被仿造和非法復(fù)制的有效方法。SHA-256安全系統(tǒng)基于美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)制定的安全散列標(biāo)準(zhǔn)Publication FIPS PUB 180-4，是強(qiáng)大的防偽和防克隆工具。一次性產(chǎn)品的安全認(rèn)證也有利于控制材料品質(zhì)，進(jìn)而大大提高制造商的品牌識(shí)別度。

　　SHA-256通信采用基于對(duì)稱密鑰的雙向質(zhì)詢-應(yīng)答安全認(rèn)證方案，在其握手協(xié)議中，一方(主機(jī)或主控制器，以及我們這里討論的3D打印機(jī))向另一方(從機(jī)，本例中的墨盒或閥芯)提出安全請(qǐng)求或質(zhì)詢;從機(jī)必須提供有效答案或響應(yīng)，才能夠通過安全認(rèn)證。并且從機(jī)墨盒的應(yīng)答與接收到的質(zhì)詢及其儲(chǔ)存的密鑰相關(guān)。如果墨盒應(yīng)答錯(cuò)誤，打印機(jī)將拒絕墨盒。