Сбалансированные физически неклонируемые функции типа арбитр

Abstract

Решается задача построения нового класса физически неклонируемых функций типа арбитр (АФНФ), основанного на применении сбалансированных пар путей, что позволило существенно повысить стабильность, уникальность и единообразие АФНФ. Актуальность предлагаемого исследования связана с активным развитием физической криптографии, применяемой для целей идентификации электронных изделий и формирования криптографических ключей. Показано, что в классических АФНФ используется стандартный базовый элемент, который выполняет три функции, а именно, функцию генерирования задержки сигнала Generate, функцию выбора пары путей Select и функцию переключения путей Switch. Выполнение базовым элементом всех функций одновременно приводит к асимметрии пар путей, приводящей к ухудшению характеристик АФНФ, и предполагает выполнение балансировки путей. Как альтернатива стандартному базовому элементу в статье предлагаются две его модификации, в которых функция Generate выполняется на дополнительных линиях задержки, а функция Switch на мультиплексорах. Применение линий задержки со значениями времен задержки сигнала значительно больше, чем на мультиплексорах позволяет строить сбалансированных АФНФ, характеризующихся высокой степенью симметрии. Предложенный подход построения сбалансированных АФНФ, основанный на применении модифицированных базовых элементов, показал свою работоспособность и перспективность, в том числе, при реализации АФНФ на программируемых структурах. Практические исследования проводились путем сравнительного анализа классической АФНФ и сбалансированных АФНФ, реализованных на современных FPGA. Экспериментально подтвержден эффект улучшения характеристик нового класса ФНФ, и в первую очередь заметное улучшение стабильности, уникальности и единообразия АФНФ.