防偽3D打印技術

　　摘要：本文簡要分析了3D打印技術的發展趨勢，并針對3D打印機嵌入安全識別技術進行剖析。

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

　　現代化的3D打印技術也稱為增材制造，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物體的過程。作為一種增材制造方法，制造商通過向制作對象上逐層“增加”材料，形成最終產品(圖1)。隨著3D打印技術以及多種不同3D打印方法的快速發展，種種跡象表明3D打印是或應該是一種顛覆性的技術^[1]。從這點上看，說3D打印將改變世界也不完全是夸大其詞。

　　3D打印技術已經發展為被汽車、航空航天、衛生保健及消費領域用來建立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展^[2]，成為快速原型到快速制造根本性轉化的動力。

　　對于這一領域的廠商而言，其夢想是讓3D打印機進入千家萬戶。成本往往是2，000美元起，現在有些3D打印機的定價還不足1，000美元^[3]。許多人視其為發展迅速但目前尚處于起步階段的市場。獨立市場研究公司Canalys預測，3D打印市場的總規模(包括打印機銷售、材料和相關服務)在2014年將達到38億美元，到2018年，這一市場總規模將達到162億美元，預計在此期間的CAGR(年均增長率)為45.75% ^[4]。看到這些預測數字，對近年來3D打印技術賺盡眼球這一現象就不會感到奇怪了。作為一項顛覆性技術，3D打印技術具有重塑行業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普及，包括打印機成本。即使以現在不足1，000美元的價格，對于一件消費產品而言，仍然非常昂貴。

　　剃須刀-刀片模式是3D打印市場增長的關鍵嗎?

　　如果您購買過剃須刀及其可更換的刀片，您就已經體驗了剃須刀-刀片商業模式。這種商業行為的做法是以折扣價銷售主產品，然后以相當高的價格銷售備用(往往是一次性的)輔助產品^[5]。不僅僅限于剃須刀刀片，這種商業模式已經被長時間成功用于傳統打印機市場，并且仍然是非常成功的策略。

　　有人認為這種剃須刀-刀片商業模式是讓3D打印機成為主流、進入千家萬戶的最佳商業策略和最快途徑。簡單來說，就是通過以近乎免費的極低價格銷售3D打印機，從而提高3D打印的普及率，然后再通過銷售墨盒或長絲材料大賺一筆。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位材料、顏色及色澤的大量組合。就像傳統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。

　　歷史經驗告訴我們，只有在一次性產品中實施嚴格的IP保護機制，防止克隆、偽造、復制和假冒，剃須刀-刀片商業模式才有效^[6]。毫無疑問，造假者必定會竭盡全力假冒3D墨盒，欺騙這些產品的合法制造商。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。

　　利用SHA-256質詢-應答安全認證系統保證安全

　　多年以來，在無數產品和應用中，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。一次性產品的安全認證也有利于控制材料品質，進而大大提高制造商的品牌識別度。

　　SHA-256通信采用基于對稱密鑰的雙向質詢-應答安全認證方案，在其握手協議中，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)提出安全請求或質詢;從機必須提供有效答案或響應，才能夠通過安全認證。并且從機墨盒的應答與接收到的質詢及其儲存的密鑰相關。如果墨盒應答錯誤，打印機將拒絕墨盒。