https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/53572| Title: | Физически неклонируемые функции на базе управляемого кольцевого осциллятора |
| Other Titles: | Physically unclonable functions based on a controlled ring oscillator |
| Authors: | Иванюк, А. А. Ярмолик, В. Н. |
| Keywords: | публикации ученых;физически неклонируемые функции;кольцевые осцилляторы;физическая криптография |
| Issue Date: | 2023 |
| Publisher: | Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" |
| Citation: | Иванюк, А. А. Физически неклонируемые функции на базе управляемого кольцевого осциллятора = Physically unclonable functions based on a controlled ring oscillator / А. А. Иванюк, В. Н. Ярмолик // Безопасность информационных технологий. – 2023. – Т. 30, № 3. – С. 90–103. |
| Abstract: | Решается задача построения нового класса физически неклонируемых функций (ФНФ) на базе управляемого кольцевого осциллятора (УКО). Актуальность создания УКОФНФ связана с активным развитием физической криптографии, применяемой для целей идентификации электронных изделий и формирования криптографических ключей. Показано, что классические физически неклонируемые функции на основе кольцевых осцилляторов (КОФНФ) характеризуются большой аппаратурной избыточностью из-за необходимости реализовывать большое число КО, в силу того что, каждый бит ответа требует наличия независимой пары реальных КО. В тоже время КОФНФ характеризуются лучшими статистическими свойствами по сравнению с ФНФ типа арбитр и не требуют обеспечения идеальной симметричности и идентичности реализуемых КО. В качестве альтернативы КОФНФ предлагается новый класс физически неклонируемых функций, а именноУКОФНФ, использующий управляемые кольцевые осцилляторы, основанные на управлении частотой формируемых импульсов без изменения функциональности и структуры осциллятора. Важным достоинством УКО является возможность реализации на его основе множества КО,количество которых достигает 2m, где m есть количество разрядов осциллятора, и каждый из них определяется подаваемым запросом. В статье рассматриваются три альтернативных структуры предлагаемых ФНФ, а именно УКОФНФ1, УКОФНФ2 и УКОФНФ3. Показываются их основные достоинства и недостатки, в том числе, в случае двух вариантов реализации, а именно на программированной логике (FPGA) и произвольной логике (ASIC). В качестве базового варианта для реализации на FPGA рассматривается УКОФНФ2 менее подверженный межкристальной и, что более важно, внутрикристальной зависимости, вызванной технологическими особенностями производственного процесса. Практические исследования проводились путем реализации на современных FPGA УКОФНФ2, оценки ее работоспособности и основных ее характеристик. Экспериментально подтверждена работоспособность нового класса ФНФ при их реализации на программируемой логике, а также высокие показатели их основных статистических характеристик. |
| Alternative abstract: | The problem of constructing a new class of physically unclonable functions (PUF) based on a controlled ring oscillator (CRO) has beeb solved. The relevance of the creation of CROPUF is associated with the active development of physical cryptography used for the purposes of identifying electronic products and generating cryptographic keys. It is shown that classical physically unclonable functions based on ring oscillators (ROPUF) are characterized by large hardware redundancy due to the need to implement a large number of ROs, since each bit of the response requires an independent pair of real ROs. At the same time ROPUFs are characterized by better statistical properties compared to PUFs of the arbiter type and do not require ideal symmetry and identity of implemented ROs. As an alternative to ROPUF, a new class of physically unclonable functions is proposed, namely, CROPUF, which uses controlled ring oscillators based on controlling the frequency of generated pulses without changing the functionality and structure of the oscillator. An important advantage of the CRO is a possibility of implementing on its basis a set of ROs, the number of which reaches 2m, where m is the number of stages of the oscillator, and each of them is determined by the submitted request. The three alternative structures for the proposed PUF, namely CROPUF1, CROPUF2 and CROPUF3 are considered. Their main advantages and disadvantages are shown, including in the case of two implementation options, namely on programmed logic (FPGA) and arbitrary logic (ASIC). As a basic option for implementation on FPGA, CROPUF2 is considered less prone to inter-chip and, more importantly, intra-chip dependence caused by the technological features of the production process. Practical studies were carried out by implementing CROPUF2 on modern FPGAs, evaluating its performance and its main characteristics. The operability of a new class of PUFs when implemented on programmable logic, as well as high rates of their main statistical characteristics, has been experimentally confirmed. |
| URI: | https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/53572 |
| Appears in Collections: | Публикации в зарубежных изданиях |
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Yarmolik_Fizicheski_nekloniruemie.pdf | 545.53 kB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.