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，并針對3D打印機嵌入安全識別技術(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(guò)發(fā)送雙腳的3D打印模型來(lái)定制一雙合腳的鞋嗎?這并非遙不可及。

　　現代化的3D打印技術(shù)也稱(chēng)為增材制造，是利用3D模型或其它電子數據源制作幾乎任何形狀的三維固態(tài)物體的過(guò)程。作為一種增材制造方法，制造商通過(guò)向制作對象上逐層“增加”材料，形成最終產(chǎn)品(圖1)。隨著(zhù)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打印是或應該是一種顛覆性的技術(shù)^[1]。從這點(diǎn)上看，說(shuō)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(chē)、航空航天、衛生保健及消費領(lǐng)域用來(lái)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化的動(dòng)力。

　　對于這一領(lǐng)域的廠(chǎng)商而言，其夢(mèng)想是讓3D打印機進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。成本往往是2，000美元起，現在有些3D打印機的定價(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)。獨立市場(chǎng)研究公司Canalys預測，3D打印市場(chǎng)的總規模(包括打印機銷(xiāo)售、材料和相關(guān)服務(wù))在2014年將達到38億美元，到2018年，這一市場(chǎng)總規模將達到162億美元，預計在此期間的CAGR(年均增長(cháng)率)為45.75% ^[4]?？吹竭@些預測數字，對近年來(lái)3D打印技術(shù)賺盡眼球這一現象就不會(huì )感到奇怪了。作為一項顛覆性技術(shù)，3D打印技術(shù)具有重塑行業(yè)和改變制造過(guò)程的能力。盡管如此，仍有很多基本障礙妨礙市場(chǎng)普及，包括打印機成本。即使以現在不足1，000美元的價(jià)格，對于一件消費產(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(cháng)的關(guān)鍵嗎?

　　如果您購買(mǎi)過(guò)剃須刀及其可更換的刀片，您就已經(jīng)體驗了剃須刀-刀片商業(yè)模式。這種商業(yè)行為的做法是以折扣價(jià)銷(xiāo)售主產(chǎn)品，然后以相當高的價(jià)格銷(xiāo)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(cháng)時(shí)間成功用于傳統打印機市場(chǎng)，并且仍然是非常成功的策略。

　　有人認為這種剃須刀-刀片商業(yè)模式是讓3D打印機成為主流、進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)的最佳商業(yè)策略和最快途徑。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)以近乎免費的極低價(jià)格銷(xiāo)售3D打印機，從而提高3D打印的普及率，然后再通過(guò)銷(xiāo)售墨盒或長(cháng)絲材料大賺一筆。圖2所示為一次性3D打印耗材的例子。

　　3D打印機墨盒或打印耗材也使得打印機能夠支撐不同價(jià)位材料、顏色及色澤的大量組合。就像傳統墨盒中客戶(hù)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)驗告訴我們，只有在一次性產(chǎn)品中實(shí)施嚴格的IP保護機制，防止克隆、偽造、復制和假冒，剃須刀-刀片商業(yè)模式才有效^[6]。毫無(wú)疑問(wèn)，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。如何預防IP剽竊?答案很明確：在每臺3D打印機及墨盒中嵌入安全識別技術(shù)。

　　利用SHA-256質(zhì)詢(xún)-應答安全認證系統保證安全

　　多年以來(lái)，在無(wú)數產(chǎn)品和應用中，安全散列算法(SHA)安全認證方案是防止IP被仿造和非法復制的有效方法。SHA-256安全系統基于美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)制定的安全散列標準Publication FIPS PUB 180-4，是強大的防偽和防克隆工具。一次性產(chǎn)品的安全認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別度。

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