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无线传感器网络中基于PUF的轻量级多网关身份认证协议
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作者 王雄 王文博 +3 位作者 刘昂 许盛伟 李伟麟 张泽昊 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第4期1230-1238,共9页
针对无线传感器网络中多网关身份认证协议所存在的计算效率低、缺乏安全性以及无线传感器资源受限等问题,提出了一种基于不可克隆函数(PUF)的轻量级多网关身份认证协议。该协议全部使用异或、哈希函数等轻量级运算保证加密传输和完整性... 针对无线传感器网络中多网关身份认证协议所存在的计算效率低、缺乏安全性以及无线传感器资源受限等问题,提出了一种基于不可克隆函数(PUF)的轻量级多网关身份认证协议。该协议全部使用异或、哈希函数等轻量级运算保证加密传输和完整性验证,每个设备利用PUF函数生成“设备指纹”标志其唯一性,并且通过提出的网络架构能够解决网关节点计算瓶颈和单点故障问题。其次通过随机预言模型、ProVerif协议仿真工具和非形式化安全分析,证明了所提协议满足信息传输机密性、完整性、匿名性等14种安全属性。最后在统一的性能基准下通过与近年相关协议进行分析对比,结果表明所提协议在效率、存储成本和安全属性方面具有较大的优势。 展开更多
关键词 不可克隆函数 轻量级 多网关 身份认证协议
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MS PUF:抗机器学习建模攻击的多维协同强PUF设计
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作者 左欣怡 马双宝 +3 位作者 李少青 王振宇 刘威 张洋 《计算机工程》 北大核心 2025年第8期62-73,共12页
物理不可克隆函数(PUF)在资源受限的信息安全领域起着至关重要的作用,然而广泛使用的仲裁器PUF(APUF)及其变体因结构简单和防御维度单一,面临机器学习建模攻击的威胁,同时具有高防御能力的PUF设计通常伴随着较高的硬件成本。为应对这些... 物理不可克隆函数(PUF)在资源受限的信息安全领域起着至关重要的作用,然而广泛使用的仲裁器PUF(APUF)及其变体因结构简单和防御维度单一,面临机器学习建模攻击的威胁,同时具有高防御能力的PUF设计通常伴随着较高的硬件成本。为应对这些挑战,提出一种新型的多维协同PUF(MS PUF)设计,旨在平衡强大的抗建模攻击能力和低硬件开销。该设计以APUF为基础,融合了弱PUF、线性反馈移位寄存器(LFSR)和多路复用器(MUX),通过异或操作混淆输入信号并动态控制MUX输出,增强了PUF响应的安全性和不可预测性。在此设计中,MUX的输出有两种选择:一是直接采用弱PUF序列,二是通过分组异或处理并采用由弱PUF初始化的LFSR生成的序列。此外,MS PUF通过引入逐层异或混淆机制,构筑了一个多层次、多维度的协同安全防御策略。实验结果表明,MS PUF在均匀性、唯一性和可靠性等关键性能指标上表现优异,且硬件开销低,在防御逻辑回归(LR)、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、卷积神经网络(CNN)以及全连接长短时记忆(FC-LSTM)网络等多种机器学习建模攻击时,MS PUF的预测准确率均接近50%,展示了出色的防御能力。 展开更多
关键词 仲裁器物理不可克隆函数 机器学习建模攻击 硬件开销 多维协同puf 逐层异或混淆机制
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基于交叉耦合结构的低开销高安全性PUF电路
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作者 汪鹏君 任明泽 +1 位作者 陈博 胡双 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3093-3103,共11页
物理不可克隆函数(PUF)作为芯片的唯一身份标识,在资源受限的物联网设备中应用前景广阔,但面临着硬件成本过高和其自身易受攻击而导致安全性不足的问题。该文基于双稳态电路的物理特性,提出一种交叉耦合结构的低开销、高安全性强PUF电... 物理不可克隆函数(PUF)作为芯片的唯一身份标识,在资源受限的物联网设备中应用前景广阔,但面临着硬件成本过高和其自身易受攻击而导致安全性不足的问题。该文基于双稳态电路的物理特性,提出一种交叉耦合结构的低开销、高安全性强PUF电路。首先,同时激活多个双稳态单元字线,指数级提升激励响应对数量;然后,利用异或树结构混淆多路PUF,提高PUF均匀性与抗攻击能力;最后,利用Virtuoso软件在TSMC 28 nm工艺下仿真验证,并分析其抗机器学习攻击能力与统计特性。实验结果表明,当机器学习训练集激励响应对数量达104时,逻辑回归、支持向量机、人工神经网络等经典机器学习算法预测率均接近50%的随机猜测,且PUF电路的随机性、唯一性和可靠性等性能均表现良好,硬件开销低于传统仲裁器PUF(APUF),适合应用在低成本的物联网设备认证场景。 展开更多
关键词 交叉耦合结构 机器学习 高安全性 puf
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基于RS和BCH码的SRAM-PUF密钥提取方法及性能分析 被引量:2
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作者 周昱 于宗光 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期187-193,共7页
物理不可克隆函数(PUF)是芯片制造过程中随机偏差形成的唯一和不可复制的物理指纹,使用这个特征可以鉴别各个芯片,然而PUF芯片因环境变化会影响输出,导致在认证应用时可能失败。介绍了模糊提取器的密钥提取方法,通过在静态随机存取存储... 物理不可克隆函数(PUF)是芯片制造过程中随机偏差形成的唯一和不可复制的物理指纹,使用这个特征可以鉴别各个芯片,然而PUF芯片因环境变化会影响输出,导致在认证应用时可能失败。介绍了模糊提取器的密钥提取方法,通过在静态随机存取存储器(SRAM)-PUF芯片中加入里德-所罗门(RS)硬解码,在认证系统中加入BCH软解码模块,纠正PUF在一定范围内变化来确保通过认证,并对SRAM-PUF电路在三温下进行实验分析。实验结果表明,SRAM-PUF电路的PUF点分布有较好的均衡性,在常温时可靠性接近100%,在低温条件下可靠性范围为98.84%~100%,在高温条件下,可靠性范围为97.77%~99%,当RS码和BCH码设计的纠错能力大于PUF可靠性时能够通过认证。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 静态随机存取存储器 模糊提取器 里德-所罗门码 BCH码
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边缘计算环境下基于PUF的多接收者匿名签密方案 被引量:1
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作者 李森森 刘燕江 +1 位作者 郁滨 李俊全 《电子学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4087-4100,共14页
边缘计算将部分云中心业务扩展至网络边缘,能够有效缓解万物互联时代海量设备和数据造成的云中心计算开销大、处理时延长等问题.在边缘计算环境下,边缘节点和终端设备常部署于无人值守的开放环境中,使其在面临传统安全威胁的同时,也存... 边缘计算将部分云中心业务扩展至网络边缘,能够有效缓解万物互联时代海量设备和数据造成的云中心计算开销大、处理时延长等问题.在边缘计算环境下,边缘节点和终端设备常部署于无人值守的开放环境中,使其在面临传统安全威胁的同时,也存在遭受物理攻击的风险.为实现边缘计算环境下设备的安全通信,已有学者提出了具有较高通信效率的多接收者签密方案.然而,现有方案应用于高安全性要求领域仍存在两个方面的不足:(1)未提供对物理攻击的防范机制;(2)未实现对发送者的匿名性保护.针对上述问题,基于物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)这一硬件安全原语,提出一种高效的多接收者多消息签密方案.方案将PUF与椭圆曲线上的无证书公钥密码体制相结合,无需使用高计算复杂度的双线性对运算且无密钥托管问题.安全性分析表明,方案在具备机密性、不可伪造性、匿名性等安全属性的同时,能够有效防范物理攻击.相较于同类方案,本文方案能够在不明显增加计算开销的前提下,以更低的通信开销实现更高的安全性,满足边缘计算环境下设备的安全通信需求. 展开更多
关键词 边缘计算 签密 物理不可克隆函数 多接收者 多消息 匿名性
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基于65nm工艺的多端口可配置PUF电路设计 被引量:7
6
作者 李刚 汪鹏君 +1 位作者 张跃军 钱浩宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1541-1546,共6页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究,提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究,提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口可配置PUF电路。该PUF电路由输入寄存器、偏差电压源、复用网络、判决器阵列和扰乱模块构成,通过激励信号配置偏差电压源,无需更换硬件便可实现输出密钥的变化,且可在一个时钟周期内输出多位密钥。在SMIC 65 nm CMOS工艺下,采用全定制方式设计具有36个输出端口的PUF电路,版图面积为24.8μm×77.4μm。实验结果表明,该PUF电路具有良好的唯一性和随机性,且工作在不同温度(-40~125°C)和电压(1.08~1.32 V)下的可靠性均大于97.4%,可应用于信息安全领域。 展开更多
关键词 电路设计 物理不可克隆函数 多端口 可配置
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基于PUF的低开销物联网安全通信方案 被引量:14
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作者 李森森 黄一才 +1 位作者 郁滨 鲍博武 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期812-817,共6页
将物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)与椭圆曲线上的无证书公钥密码体制相结合,提出一种面向物联网的安全通信方案,在节点设备不存储任何秘密参数的情况下,实现设备间消息的安全传递.方案无需使用高计算复杂度的双线... 将物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)与椭圆曲线上的无证书公钥密码体制相结合,提出一种面向物联网的安全通信方案,在节点设备不存储任何秘密参数的情况下,实现设备间消息的安全传递.方案无需使用高计算复杂度的双线性对运算,并提供了消息认证机制.安全性分析表明,该方案不仅能够抵抗窃听、篡改、重放等传统攻击,而且可以有效防范节点设备可能遭到的复制攻击.对比结果显示,相较于同类方案,该方案明显降低了设备的资源开销. 展开更多
关键词 物联网 物理不可克隆函数 椭圆曲线密码 安全通信 消息认证
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基于PUF的高效低成本RFID认证协议 被引量:12
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作者 贺章擎 郑朝霞 +1 位作者 戴葵 邹雪城 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第3期683-685,698,共4页
已提出的针对低成本RFID系统的安全机制,要么存在安全缺陷,要么硬件成本太高。为此设计了一个基于物理不可克隆功能(PUF)的RFID安全认证协议,利用PUF和线性反馈移位寄存器(LFSR)实现了阅读器和标签之间强的安全认证,解决了已有安全协议... 已提出的针对低成本RFID系统的安全机制,要么存在安全缺陷,要么硬件成本太高。为此设计了一个基于物理不可克隆功能(PUF)的RFID安全认证协议,利用PUF和线性反馈移位寄存器(LFSR)实现了阅读器和标签之间强的安全认证,解决了已有安全协议存在的问题。安全性分析表明:该协议成本低、安全性高,能够抵抗物理攻击和标签克隆,并有极强的隐私性。 展开更多
关键词 射频识别 安全认证协议 物理不可克隆功能 线性反馈移位寄存器 加密
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基于最优控制电压的高鲁棒性PUF电路设计 被引量:7
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作者 汪鹏君 张学龙 张跃军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期907-910,共4页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路作为一种新型的信息安全电路,依赖集成电路制造过程中硅器件的固有工艺偏差产生密钥.本文提出一种高鲁棒性PUF电路设计方案,首先分析MOSFET在零温度系数点(Zero Temperature Co... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路作为一种新型的信息安全电路,依赖集成电路制造过程中硅器件的固有工艺偏差产生密钥.本文提出一种高鲁棒性PUF电路设计方案,首先分析MOSFET在零温度系数点(Zero Temperature Coefficient,ZTC)的工作特性,然后结合提高PUF电路鲁棒性的途径,确定PUF电路的结构及最优控制电压,最终达到密钥稳定可靠的目的.在TSMC 65nm CMOS工艺下对所设计的PUF电路进行版图设计,面积为14.89μm×12.14μm.实验结果显示在最优控制电压下PUF电路的鲁棒性最低为96%. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 零温度系数点 鲁棒性 电路设计
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改进的仲裁器PUF设计与分析 被引量:10
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作者 张俊钦 谷大武 侯方勇 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期249-250,253,共3页
介绍Daihyun等设计的仲裁器物理不可克隆函数(PUF)方案,指出其不足之处。在此基础上提出一种改进方案,设计并分析基于D触发器的仲裁器PUF,在FPGA平台上实现并测试该方案的性能。实验结果表明,改进方案在输出的0,1平衡性方面优于Daihyun... 介绍Daihyun等设计的仲裁器物理不可克隆函数(PUF)方案,指出其不足之处。在此基础上提出一种改进方案,设计并分析基于D触发器的仲裁器PUF,在FPGA平台上实现并测试该方案的性能。实验结果表明,改进方案在输出的0,1平衡性方面优于Daihyun的PUF方案。 展开更多
关键词 仲裁器物理不可克隆函数 现场可编程逻辑阵列 D触发器
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一种基于PUF的两方认证与会话密钥交换协议 被引量:5
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作者 贺章擎 李红 +1 位作者 万美琳 吴铁洲 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第18期17-21,共5页
提出了一个轻量级的两方认证及会话密钥交换协议,在一个拥有PUF实体的密码设备(Device)与服务器(Server)之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议采用了模糊提取器来进行认证和密钥提取,同时使用伪随机函数和异或加密来进行消息认证... 提出了一个轻量级的两方认证及会话密钥交换协议,在一个拥有PUF实体的密码设备(Device)与服务器(Server)之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议采用了模糊提取器来进行认证和密钥提取,同时使用伪随机函数和异或加密来进行消息认证和通信数据加密,有效降低了执行开销。协议中Server只需要获取并存储Device中PUF的一条激励-响应信息,用于后续的密钥更新与交换,避免了因采集大量的激励-响应信息而带来的存储资源的消耗和数据泄露隐患。分析表明提出的协议实现了双向认证和可靠的密钥交换,能够抵抗窃听攻击、篡改攻击、中间人攻击、DOS攻击、建模攻击、物理探测攻击等各种攻击技术。 展开更多
关键词 密钥交换协议 物理不可克隆函数 模糊提取器 消息认证
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基于PUF的RFID协议分析与改进 被引量:4
12
作者 马昌社 王涛 王立斌 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第21期249-251,共3页
对一个基于PUF构造的低成本RFID安全协议进行分析,发现该协议不能保护标签的隐私性,即任何一个攻击者通过重放协议消息就可以跟踪同一个标签。并且由于识别标签的时间复杂度和通信复杂度都与标签个数呈线性关系,因此协议不具有扩展性。... 对一个基于PUF构造的低成本RFID安全协议进行分析,发现该协议不能保护标签的隐私性,即任何一个攻击者通过重放协议消息就可以跟踪同一个标签。并且由于识别标签的时间复杂度和通信复杂度都与标签个数呈线性关系,因此协议不具有扩展性。为此,提出一个改进的RFID协议,使得协议在效率和安全性两方面得到改善。 展开更多
关键词 射频识别 隐私性 可扩展性 物理不可克隆函数 跟踪攻击
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对抗性仲裁器物理不可克隆函数真的安全吗
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作者 姜昊霖 邓丁 +3 位作者 倪少杰 楼生强 孙鹏跃 张书政 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第9期1586-1597,共12页
物理不可克隆函数PUF是一种在身份认证领域极具潜力的安全原语,针对不同的PUF提出相应的攻击模型,可以促进PUF不断完善结构设计,提高安全性。A-APUF是2021年提出的一种安全PUF,宣称能有效抵御建模攻击。针对A-APUF,提出了一种基于双向... 物理不可克隆函数PUF是一种在身份认证领域极具潜力的安全原语,针对不同的PUF提出相应的攻击模型,可以促进PUF不断完善结构设计,提高安全性。A-APUF是2021年提出的一种安全PUF,宣称能有效抵御建模攻击。针对A-APUF,提出了一种基于双向激励序列求解的攻击模型。首先,向A-APUF施加双向激励序列得到双向响应序列,进而计算控制序列;其次,利用控制序列计算异或抽头系数;最后,根据异或抽头系数将A-APUF破解为APUF。实验结果表明,所提出模型对普通保护机制和升级保护机制下的A-APUF均有效,可以将攻击难度降低为普通APUF水平。采用传统的前馈神经网络仅需约1000个激励-响应对,即可对A-APUF达到90%以上的预测准确率。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 混淆 双向激励序列 建模攻击
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基于PUFS的不经意传输协议 被引量:2
14
作者 郭渊博 张紫楠 杨奎武 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第S1期38-43,共6页
不经意传输(OT,oblivious transfer)协议是密码学中的一个基本协议。基于物理不可克隆函数(PUF,physical unclonable function)给出物理不可克隆函数系统(PUFS,physical unclonable function system)的概念,并在此基础上提出一个新的不... 不经意传输(OT,oblivious transfer)协议是密码学中的一个基本协议。基于物理不可克隆函数(PUF,physical unclonable function)给出物理不可克隆函数系统(PUFS,physical unclonable function system)的概念,并在此基础上提出一个新的不经意传输协议(POT,PUFS based OT),最后在通用可组合(UC,universal composition)框架内给出POT协议抵抗静态敌手的安全性证明。相比于传统基于公钥加密的OT方案,POT协议不使用任何可计算的假设,而是基于PUFS的安全属性实现,因此在很大程度上减小了计算和通信开销。 展开更多
关键词 不经意传输 物理不可克隆函数(puf) 物理不可克隆函数系统(pufS) UC框架
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高效能FPGA毛刺PUF设计与实现 被引量:2
15
作者 庞子涵 周强 +2 位作者 高文超 郭世一 钱旭 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1135-1144,共10页
物理不可克隆函数(PUF)因其特有的唯一性和不可克隆性,在诸多硬件安全领域有广泛应用前景.针对仲裁器PUF和环形振荡器PUF硬件资源消耗大的弱点,在毛刺PUF设计架构基础上,充分利用FPGA中双路选择器转换时延和片(Slice)间配置开关矩阵特性... 物理不可克隆函数(PUF)因其特有的唯一性和不可克隆性,在诸多硬件安全领域有广泛应用前景.针对仲裁器PUF和环形振荡器PUF硬件资源消耗大的弱点,在毛刺PUF设计架构基础上,充分利用FPGA中双路选择器转换时延和片(Slice)间配置开关矩阵特性,提出一种高资源利用率的毛刺PUF电路设计方法.根据可编程逻辑块(CLB)所含的不同类型Slice分别设计相应的布局布线方案,通过改变双路选择器的输入状态和调整开关矩阵中路径分配的策略控制到达双路选择器的时延差,确保产生的"毛刺"信号具有PUF特性.该方法不仅将单位CLB输出响应最高提升至2比特,还可以做到芯片Slice资源100%利用率.实验结果表明,利用Xilinx公司Virtex-5芯片实现128比特输出,在保持原有的较高唯一性(49.61%)的前提下,错误率降至2.51%;较原有毛刺PUF设计在稳定性、芯片兼容性和硬件资源使用率方面都有显著提升. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 硬件安全 毛刺puf
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混合开关电容物理不可克隆函数和一次性可编程的片上RSA加密算法私钥生成方法
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作者 李大为 陈铁男 +4 位作者 周瑶 江小平 万美琳 张力 贺章擎 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3146-3154,共9页
Rivest-Shamir-Adleman(RSA)加密算法作为一种非对称加密算法,被认为是目前最安全的加密方法之一。传统RSA私钥存在存储开销大、功耗高和易受攻击等问题,针对RSA私钥面临非易失性存储器(NVM)存储依赖及物理探测攻击,该文提出一种新型RS... Rivest-Shamir-Adleman(RSA)加密算法作为一种非对称加密算法,被认为是目前最安全的加密方法之一。传统RSA私钥存在存储开销大、功耗高和易受攻击等问题,针对RSA私钥面临非易失性存储器(NVM)存储依赖及物理探测攻击,该文提出一种新型RSA私钥生成架构,该方案基于SMIC 180 nm标准CMOS工艺,利用全定制开关电容物理不可克隆函数(SC-PUF)单元产生随机密钥,采用片上1次可编程单元(OTP)将SC-PUF的输出随机密钥直接映射为满足要求的RSA私钥,完全消除NVM依赖。同时SC-PUF提供的容性敏感金属层能够有效保护OTP的编辑状态不被攻击者获取,保证了整个密钥产生电路的安全性。实验结果显示,芯片总体面积为18.77 mm2,功耗218 mW,基于SC-PUF和OTP的RSA私钥产生电路不仅能够有效产生密钥,且整个RSA算法工作正常,验证了该新型RSA私钥生成架构的可行性和安全性。 展开更多
关键词 RSA加密算法 物理不可克隆函数 安全 一次性可编程
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采用PUF保护位置隐私的轻量级RFID移动认证协议 被引量:14
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作者 孙子文 李松 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2019年第3期418-428,共11页
将RFID(radio frequency identification)技术应用于供应链管理,可极大提高供应链系统的识别效率和商品信息的追溯能力。EPC C1G2(electronic product code class 1 generation 2)标准凭借远距离识别和低成本标签的价格优势成为供应链... 将RFID(radio frequency identification)技术应用于供应链管理,可极大提高供应链系统的识别效率和商品信息的追溯能力。EPC C1G2(electronic product code class 1 generation 2)标准凭借远距离识别和低成本标签的价格优势成为供应链中应用最广的协议标准。针对低成本标签的安全和隐私问题,采用PUF(physical unclonable function)作为密钥生成机制以抵御攻击者假冒攻击,实现商品的防伪保护;引入对读写器身份的安全认证,以适应供应链中移动认证的应用环境;采用二次剩余定理和不断更新的共享密钥机制实现标签的前向和后向不可追踪性,保护标签携带者的位置隐私。仿真结果表明,服务器的识别效率为O(1),满足供应链对RFID系统可拓展的应用要求。 展开更多
关键词 无线射频识别(RFID) 物理不可克隆函数(puf) 安全认证 保护位置隐私 轻量级
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可配置电阻分压型DAC-PUF电路设计 被引量:1
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作者 汪鹏君 李刚 钱浩宇 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1630-1635,共6页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构和设计参数相同的单元电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥.通过对电阻失配和数模转换器(Digital to Analogue Conver... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构和设计参数相同的单元电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥.通过对电阻失配和数模转换器(Digital to Analogue Conversion,DAC)的研究,提出一种可配置电阻分压型DAC-PUF电路设计方案.该PUF电路由输入寄存器、电阻分压型DAC、电压比较器和时序控制模块构成.通过激励信号配置DAC单元,使该PUF电路无需更换硬件便可实现输出密钥的变化.在TSMC-LP 65 nm CMOS工艺下采用全定制方式进行版图设计,面积为72.4μm ×87.8μm.实验结果表明该PUF电路唯一性高,且在不同温度(-40~125℃)和电压(1.08~1.32V)下随机性和可靠性分别大于99.1%和97.8%,可广泛应用于信息安全领域. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 数模转换器 可配置 电路设计
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车联网V2N中的轻量级双向认证与密钥协商
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作者 柳亚男 曹磊 +3 位作者 张正 李戈 邱硕 王苏豪 《信息安全研究》 北大核心 2025年第8期753-760,共8页
针对车联网(IoV)的V2N(vehicle to network)环境中车辆安全接入应用服务器场景,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的Kerberos扩展协议PuKE-V2N,实现车辆与远程应用服务器之间的双向认证和与密钥协商,保障... 针对车联网(IoV)的V2N(vehicle to network)环境中车辆安全接入应用服务器场景,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的Kerberos扩展协议PuKE-V2N,实现车辆与远程应用服务器之间的双向认证和与密钥协商,保障V2N数据传输的保密性与认证性.利用PUF产生的激励响应对代替标准Kerberos的口令认证,从而防止攻击者通过入侵、半入侵或侧信道攻击等物理攻击造成的密钥泄露威胁.而Kerberos的轻量级双向认证协议,可以克服公钥认证算法计算复杂度高、速度慢的缺陷,高效实现车辆与应用服务器之间的安全数据传输. 展开更多
关键词 KERBEROS 物理不可克隆函数 身份认证 车联网 轻量
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基于自检测修复的比特配置物理不可克隆函数电路设计
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作者 徐梦凡 张跃军 +1 位作者 刘天翔 潘钰 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3292-3302,共11页
物理不可克隆函数(PUF)作为硬件安全原语,为资源受限的物联网设备提供低成本的密钥生成与设备身份认证。然而,PUF电路的可靠性问题已经成为大规模部署的瓶颈。为此,该文提出一种基于自检测修复的比特配置高可靠PUF电路方案。该方案首先... 物理不可克隆函数(PUF)作为硬件安全原语,为资源受限的物联网设备提供低成本的密钥生成与设备身份认证。然而,PUF电路的可靠性问题已经成为大规模部署的瓶颈。为此,该文提出一种基于自检测修复的比特配置高可靠PUF电路方案。该方案首先研究电桥失衡效应和亚阈值电流特性,利用亚阈值指数级电流特性放大随机工艺偏差,提升输出熵源随机性。其次,构建可配置位单元拓扑结构,结合比特配置策略,在不增加额外硬件开销的情况下,可灵活切换电桥PUF与分压PUF模式。最后,提出一种自检测与修复机制以提升PUF电路的可靠性,并结合掩蔽操作进一步降低误码率(BER)。在TSMC 28 nm工艺下实现64×64位PUF电路设计,全定制版图面积为3 283.3μm^(2)。实验结果表明,电桥PUF和分压PUF唯一性和自相关性分别为50.03%/50.08%和0.027 3/0.027 7,且通过NIST800-22随机性测试。此外,在0°C~80°C的温度范围和0.81~0.99 V的电压范围内,对29%的不稳定位进行修复或掩蔽处理,最终误码率为1.62E–9。 展开更多
关键词 硬件安全 物理不可克隆函数 可靠性 自检测修复 比特配置
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