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基于物理不可克隆函数的车云轻量级匿名认证协议
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作者 柳亚男 曹磊 +3 位作者 张正 李戈 邱硕 王苏豪 《电信科学》 北大核心 2025年第3期96-107,共12页
针对低空经济中车辆与云端应用服务器的通信场景,提出基于PUF-ECC-Kerberos的轻量级车云匿名认证协议PEKE。该协议利用物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)改进传统Kerberos的认证模式,结合椭圆曲线密码学(elliptic cur... 针对低空经济中车辆与云端应用服务器的通信场景,提出基于PUF-ECC-Kerberos的轻量级车云匿名认证协议PEKE。该协议利用物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)改进传统Kerberos的认证模式,结合椭圆曲线密码学(elliptic curve cryptography,ECC)算法获得车辆假名,实现车辆与云服务器之间的双向匿名认证和密钥交换。结合Scyther形式化分析工具验证,该协议不仅能够有效抵御密钥泄露、伪装攻击、中间人攻击以及反射攻击等多种安全威胁,同时还能在低空经济环境中实现车辆通信的匿名性,提供可靠的安全保障。通过与其他协议进行性能分析比较,进一步证明了PEKE协议在计算和通信消耗方面具有显著优势,并能有效降低通信时延,从而提高系统的整体效率。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 KERBEROS 椭圆曲线密码学算法 匿名认证 车联网 低空经济
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基于物理不可克隆函数的轻量级可证明安全车联网认证协议
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作者 夏卓群 苏潮 +1 位作者 徐梓桑 龙科军 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3788-3796,共9页
车联网(IoVs)广泛用于获取车辆和道路状况等信息,但是这些信息都是在公共信道中进行传输,所以最重要和关键的要求之一就是在严格延迟要求下的数据安全。其中,认证是解决数据安全最常用的方法,但是由于车联网的资源受限和对延迟敏感等特... 车联网(IoVs)广泛用于获取车辆和道路状况等信息,但是这些信息都是在公共信道中进行传输,所以最重要和关键的要求之一就是在严格延迟要求下的数据安全。其中,认证是解决数据安全最常用的方法,但是由于车联网的资源受限和对延迟敏感等特点,车辆认证需要在一定的消耗和延迟内完成。然而,现有方案容易遭受物理、伪造和共谋等攻击,同时也产生了昂贵的通信和计算成本。该文提出一种基于物理不可克隆函数(PUF)的车路云协同轻量级安全认证方案。所提议方案采用轻量级的物理不可克隆函数作为车联网实体的信任保证,抵御攻击者对实体的物理和共谋等攻击;采用车路云协同的架构,在经过可信机构(TA)认证的路边单元(RSU)上完成认证运算,大大减轻了TA的计算压力,并将挑战响应对(CRPs)的更新应用到假名的构造更新中,保护身份和轨迹隐私的同时也能在身份追踪阶段披露恶意车辆身份。在实际场景的模拟实验中,通过与其它方案进行比较,表明该方案更加安全和高效。 展开更多
关键词 车联网 认证协议 隐私保护 物理不可克隆函数 车路云协同
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物理不可克隆函数-多位并行异或运算一体化设计技术
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作者 李刚 周俊杰 +2 位作者 汪鹏君 张茂林 郭宇锋 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4101-4111,共11页
物理不可克隆函数(PUF)和异或(XOR)运算在信息安全领域均发挥着重要作用。为突破PUF与逻辑运算之间的功能壁垒,通过对PUF工作机理和差分串联电压开关逻辑(DCVSL)的研究,该文提出一种基于DCVSL异或门级联单元随机工艺偏差的PUF和多位并... 物理不可克隆函数(PUF)和异或(XOR)运算在信息安全领域均发挥着重要作用。为突破PUF与逻辑运算之间的功能壁垒,通过对PUF工作机理和差分串联电压开关逻辑(DCVSL)的研究,该文提出一种基于DCVSL异或门级联单元随机工艺偏差的PUF和多位并行异或运算电路一体化设计方案。通过在DCVSL异或门差分输出端增加预充电管并在对地端设置管控门,可实现PUF特征信息提取、异或/同或(XOR/XNOR)运算和功率控制3种工作模式自由切换。此外,针对PUF响应稳定性问题,提出极端工作点和黄金工作点共同参与标记的不稳定位混合筛选技术。基于TSMC 65 nm工艺,对输入位宽为10位的电路进行全定制版图设计,面积为38.76 μm^(2)。实验结果表明,PUF模式下,可产生1024位输出响应,混合筛选后可获得超过512位稳定的密钥,且具有良好的随机性和唯一性;运算模式下,可同时实现10位并行异或和同或运算,功耗和延时分别为2.67 μW和593.52 ps。功控模式下,待机功耗仅70.5 nW。所提方法为突破PUF“功能墙”提供了一种新的设计思路。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 逻辑运算 一体化设计 稳定性筛选 硬件安全
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一种适用于物联网设备的基于异或门的Pico物理不可克隆函数
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作者 王骏君 黄钊 +3 位作者 刘锦辉 樊璐 万波 王泉 《密码学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期403-415,共13页
针对可重构Pico-PUF对机器学习建模攻击抵抗能力较弱,本文对RPPUF进行了改进,提出了一种基于异或门的抗ML攻击的可重配置Pico-PUF,即XORPPUF.通过将可配置逻辑中的每个非门替换为异或门,并将PUF的输出进行混淆处理,提高了PUF抗ML攻击能... 针对可重构Pico-PUF对机器学习建模攻击抵抗能力较弱,本文对RPPUF进行了改进,提出了一种基于异或门的抗ML攻击的可重配置Pico-PUF,即XORPPUF.通过将可配置逻辑中的每个非门替换为异或门,并将PUF的输出进行混淆处理,提高了PUF抗ML攻击能力,同时保持PUF性能.在Xilinx Spartan-6XC6SLX25FPGA开发板上实现并验证了提出的XORPPUF.实验结果表明,XORPPUF实现了46.01%的唯一性、99.10%的温度可靠性以及49.1%的均匀性.与RPPUF结构相比,提高了0.21%的唯一性、1.10%的均匀性以及72×的挑战开销比率.不仅如此,对于支持向量机、逻辑回归、决策树、随机森林和人工神经网络攻击时的识别准确率,提出的XORPPUF相比RPPUF分别降低了47.40%、31.37%、12.63%、13.83%和41.16%,即XORPPUF在抗ML攻击中也有着比RPPUF更好的表现.因此更适合资源有限的物联网设备. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 异或门 物联网设备 硬件安全 抗机器学习攻击 FPGA
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物理不可克隆函数的机器学习防御与攻击综述
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作者 寇瑜萍 邓丁 +2 位作者 欧钢 黄仰博 牟卫华 《无线电工程》 2024年第4期1009-1018,共10页
随着卫星导航技术的发展,芯片、模块和板卡等导航产品被广泛应用到各种导航终端设备上,但这些设备在开放环境中的通信安全问题日益凸显。物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)是一种新型“硬件指纹”技术,基于PUF的身... 随着卫星导航技术的发展,芯片、模块和板卡等导航产品被广泛应用到各种导航终端设备上,但这些设备在开放环境中的通信安全问题日益凸显。物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)是一种新型“硬件指纹”技术,基于PUF的身份认证方式可以对设备进行硬件层面的认证,满足其轻量级和高安全性的认证需求。针对多数PUF易受到机器学习(Machine Learning, ML)建模攻击的问题,对不同的结构改进方法进行介绍,分析了几种常用ML攻击算法的特点,提出了防御和攻击两方面的性能评价方法,从安全性方面讨论了PUF的未来发展趋势。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 导航设备 抗攻击结构 机器学习 可靠性
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基于混沌映射的抗机器学习攻击强物理不可克隆函数
6
作者 汪鹏君 方皓冉 李刚 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2281-2288,共8页
物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用... 物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用PUF激励响应映射时间与混沌算法迭代深度之间的内在联系产生不可预测的混沌值,并采用PUF中间响应反馈加密激励,进一步提升激励与响应映射的复杂度,增强PUF的抗机器学习攻击能力。该PUF采用Artix-7 FPGA实现,测试结果表明,即使选用的激励响应对数量高达106组,基于逻辑回归、支持向量机和人工神经网络的攻击预测率仍接近50%的理想值,并具有良好的随机性、唯一性和稳定性。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 机器学习 混沌映射 响应反馈
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基于阻变存储器的物理不可克隆函数设计
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作者 冯平 廖文丽 +2 位作者 左石凯 陈铖颖 黄渝斐 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第4期341-349,共9页
物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的... 物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的阻值变化产生PUF的随机性,以实现更高安全级别所需的大量激励-响应对(CRP)。RRAM PUF的存储单元基于28 nm工艺实现,其面积仅为0.125μm~2,相比传统PUF存储单元面积开销减小,在入侵和侧信道攻击方面具有更好的鲁棒性。实验数据表明,RRAM PUF唯一性达到了约49.78%,片内汉明距离为0%,一致性良好,具有较好的随机性。 展开更多
关键词 硬件安全 阻变存储器(RRAM) 物理不可克隆函数(puf) 激励-响应对(CRP) 灵敏放大器
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基于半导体超晶格物理不可克隆函数和缩略图保持加密的图像加密方案
8
作者 郭维剀 高献伟 索珠峰 《北京电子科技学院学报》 2024年第4期55-65,共11页
为了平衡图像的可用性和隐私性,研究者提出了缩略图保持加密。然而,现有的缩略图保持加密方案存在加密图像暴露过多信息以及无法有效在公共信道进行密钥分发问题。为了解决上述问题,本文提出了一种基于半导体超晶格物理不可克隆函数和... 为了平衡图像的可用性和隐私性,研究者提出了缩略图保持加密。然而,现有的缩略图保持加密方案存在加密图像暴露过多信息以及无法有效在公共信道进行密钥分发问题。为了解决上述问题,本文提出了一种基于半导体超晶格物理不可克隆函数和缩略图保持加密的图像加密方案。首先,该方案利用半导体超晶格物理不可克隆函数产生密钥种子,由于半导体超晶格物理不可克隆函数的不可预测性,密钥种子能在公开信道上进行密钥分发。随后,为了降低密钥在服务器的存储对密钥种子使用二维无限坍缩进行扩展生成密钥流。最后,扩展生成的密钥流对图片进行替换-置乱加密,实现缩略图保持加密。实验结果表明,在隐私性和可用性方面经受住了实验评估。同时,在图像加密质量、安全性分析和鲁棒性分析结果也表明所提方案具有较强的竞争力。 展开更多
关键词 缩略图保持加密 半导体超晶格物理不可克隆函数 平衡可用性和隐私性
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基于物理不可克隆函数的加密通信系统 被引量:7
9
作者 张景龙 熊晓明 李辉 《电子器件》 CAS 北大核心 2019年第5期1242-1247,共6页
当前物联网设备数量快速增长,与此同时物联网设备易被入侵和系统密码易被破解等安全问题日益严重。针对此问题,提出了一种适用于物联网设备的基于物理不可克隆函数的加密通信系统。本系统通过物理不可克隆函数(PUF)产生加密密钥,随后利... 当前物联网设备数量快速增长,与此同时物联网设备易被入侵和系统密码易被破解等安全问题日益严重。针对此问题,提出了一种适用于物联网设备的基于物理不可克隆函数的加密通信系统。本系统通过物理不可克隆函数(PUF)产生加密密钥,随后利用对称加密算法SM4对通信数据进行加密,进而实现物联网设备数据的加密通信。调试结果表明:本系统设计的PUF平均片内、外海明距离分别为1.13%和43.3%,可以稳定有效地完成物联网设备的加密通信任务。 展开更多
关键词 物联网安全 物理不可克隆函数 加密算法 现场可编程门阵列
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基于信号传输理论的Glitch物理不可克隆函数电路设计 被引量:5
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作者 张跃军 汪鹏君 +1 位作者 李刚 钱浩宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2391-2396,共6页
通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路的研究,论文提出一种基于信号传输理论的"毛刺"型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions,Glitch-PUF)方... 通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路的研究,论文提出一种基于信号传输理论的"毛刺"型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions,Glitch-PUF)方案。该方案首先根据偏差延迟的信号传输理论,推导出获得稳定"毛刺"输出的电路级数;然后利用组合逻辑电路的传播延迟差异,结合"1"冒险和"0"冒险获得具有"毛刺"的输出波形,采用多级延迟采样电路实现Glitch-PUF的输出响应。由于"毛刺"信号具有显著的非线性特性,将其应用于PUF电路可有效解决模型攻击等问题。最后在TSMC 65 nm CMOS工艺下,设计128位数据输出的电路结构,Monte Carlo仿真结果表明Glitch-PUF电路具有良好的随机性。 展开更多
关键词 信息安全 物理不可克隆函数电路 信号传输理论 Glitch型物理不可克隆函数
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一种低成本物理不可克隆函数结构的设计实现及其RFID应用 被引量:10
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作者 刘伟强 崔益军 王成华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1772-1776,共5页
物理不可克隆函数(PUF:Physical Unclonable Function)是一种新型的加密组件,具有防伪、不可克隆及不可预测等特性.本文提出了一种新型的低成本PUF,与传统PUF相比更适用于无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)系统.该PUF... 物理不可克隆函数(PUF:Physical Unclonable Function)是一种新型的加密组件,具有防伪、不可克隆及不可预测等特性.本文提出了一种新型的低成本PUF,与传统PUF相比更适用于无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)系统.该PUF结构主要由上电密钥生成器和混合函数两部分构成.上电密钥生成器由比特生成器阵列构成,混合函数则由低成本流加密算法构成,其作用是隐藏密钥生成器,以提高安全性.此外,本文还提出了择多模块和多寻认证协议来改善PUF响应及其在RFID系统中的稳定性.实验表明,该PUF的硬件成本低并且具有很好的稳定性,非常适用于RFID系统等资源受限的应用场合. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 RFID系统 择多模块 多寻认证协议
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基于SRAM物理不可克隆函数的高效真随机种子发生器设计 被引量:3
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作者 李冰 涂云晶 +1 位作者 陈帅 吉建华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1458-1463,共6页
该文设计了一种基于SRAM物理不可克隆函数(PUFs)的高效真随机种子发生器。通过将不提供熵值的稳定节点和提供低熵值的噪声节点筛除,只选用能够提供较高熵值的噪声节点来生成满熵种子,大幅降低需要处理的数据量,提高节点数据的处理效率... 该文设计了一种基于SRAM物理不可克隆函数(PUFs)的高效真随机种子发生器。通过将不提供熵值的稳定节点和提供低熵值的噪声节点筛除,只选用能够提供较高熵值的噪声节点来生成满熵种子,大幅降低需要处理的数据量,提高节点数据的处理效率。通过测试SRAM PUFs内部噪声节点的振荡特性,提出筛选出SRAM PUFs内部高熵值的噪声节点的最佳策略,最终基于此策略设计出真随机种子发生器。该设计可以产生128~256 bit长度的满熵的种子且处理的节点数据量只有当前方法的0.5%~4%。生成的种子满足NIST架构的随机数生成器要求,产生的伪随机数全部通过了随机数检测。与现有设计相比,该文提出的真随机种子发生器是一种高效的、适用范围较广的设计。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 噪声节点 真随机种子 高效率
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基于物理不可克隆函数的高性能RFID网络隐私保护算法 被引量:3
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作者 周恩辉 刘雅娜 《电子技术应用》 北大核心 2016年第3期98-101,共4页
RFID网络是物联网中物体身份识别的重要方案,RFID系统的安全性直接影响物联网的安全性。已有的RFID隐私保护算法均需要线性地搜索后端的数据库从而识别某个标签,因此后端数据库的计算复杂度与延迟较高。对此基于物理不可克隆函数(PUF)... RFID网络是物联网中物体身份识别的重要方案,RFID系统的安全性直接影响物联网的安全性。已有的RFID隐私保护算法均需要线性地搜索后端的数据库从而识别某个标签,因此后端数据库的计算复杂度与延迟较高。对此基于物理不可克隆函数(PUF)提出一种无需数据库搜索操作的低计算复杂度隐私保护算法。首先,采用PUF安全地保存标签的秘密信息以抵御妥协攻击;然后,数据库端仅需要3个哈希运算与两个异或运算,计算复杂度为O(1)。最终,基于Vaudenay的RFID隐私安全模型分析本算法的性能,结果显示其具有最高的隐私等级,同时计算复杂度最低。 展开更多
关键词 RFID网络 物联网 隐私保护 物理不可克隆函数
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利用震荡环频率特性提取多位可靠信息熵的物理不可克隆函数研究 被引量:7
14
作者 孙子文 叶乔 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期234-241,共8页
针对传统物理不可克隆函数(PUF)产生信息熵少、易受环境因素干扰等问题,该文设计一种产生多位稳定信息熵的PUF方案。该方案通过对FPGA上环形震荡器所产生频率数据的分析,从每个震荡环中提取能够代表震荡环特性的特征位作为信息熵。通过... 针对传统物理不可克隆函数(PUF)产生信息熵少、易受环境因素干扰等问题,该文设计一种产生多位稳定信息熵的PUF方案。该方案通过对FPGA上环形震荡器所产生频率数据的分析,从每个震荡环中提取能够代表震荡环特性的特征位作为信息熵。通过对逆变器温度特性的研究,利用电流饥饿逆变器和常规逆变器组成新的震荡环来降低温度对产生的信息熵的可靠性的影响。通过Cadence IC仿真和进行赛灵思zynq 7000系列FPGA开发平台上的实验,结果表明改进的PUF结构使用相同数量的震荡环产生更多的信息熵,并且其可靠性、唯一性均得到提升。 展开更多
关键词 FPGA 物理不可克隆函数 环形震荡器 信息熵 逆变器
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一种基于动态环形振荡器物理不可克隆函数统计模型的频率排序算法 被引量:2
15
作者 徐金甫 吴缙 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期717-724,共8页
针对现有环形振荡器物理不可克隆函数(ROPUF)设计存在的可靠性和唯一性不高,导致在应用时安全性较差的问题,该文提出面向ROPUF的统计模型,定量分析了可靠性和唯一性的影响因素,发现增大延迟差能够提高可靠性,减小环形振荡器(RO)单元间... 针对现有环形振荡器物理不可克隆函数(ROPUF)设计存在的可靠性和唯一性不高,导致在应用时安全性较差的问题,该文提出面向ROPUF的统计模型,定量分析了可靠性和唯一性的影响因素,发现增大延迟差能够提高可靠性,减小环形振荡器(RO)单元间的工艺差异可以提高唯一性。根据该模型结论,设计了基于mesh拓扑结构的动态RO单元,结合RO阵列频率分布特性,设计了一种新的频率排序算法,以增大延迟差和减小RO单元的工艺差异,从而提高ROPUF的可靠性和唯一性。结果表明,与其他改进设计的ROPUF相比,所提设计的可靠性和唯一性具有显著优势,可达到99.642%和49.1%,且受温度变化的影响最小。安全性分析证明,该文的设计具有很强的抗建模攻击能力。 展开更多
关键词 信息安全 物理不可克隆函数 统计模型 频率排序
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多频率段物理不可克隆函数 被引量:4
16
作者 项群良 张培勇 +1 位作者 欧阳冬生 冯忱晖 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期2007-2012,共6页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)是一种用于保护集成电路芯片安全的新方法。传统的基于振荡器的PUF在产生响应过程中振荡器的振荡频率固定不变,因此存在着被攻击的隐患。该文提出一种新的利用多频率段的PUF(Multip... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)是一种用于保护集成电路芯片安全的新方法。传统的基于振荡器的PUF在产生响应过程中振荡器的振荡频率固定不变,因此存在着被攻击的隐患。该文提出一种新的利用多频率段的PUF(Multiple Frequency Slots based PUF,MFS-PUF)来解决这个问题,通过可配置的振荡器,每产生一位响应,振荡器的振荡频率便发生转移。在每一种振荡频率下,由于不可避免地制造差异,振荡器之间的频率会有微小差别,这些略有差异的频率组成了一个频率段(frequency slot),整个系统中则存在着多个频率段。各个频率段之间随机转变,相比于传统的基于振荡器的PUF,系统输入输出响应对(Challenge-Response Pairs,CRPs)的值更大,也更加不可预测,这使得攻击者使用建模攻击的复杂度大大增加,在保证了自身性能的同时增强了本身的安全性。 展开更多
关键词 安全芯片 物理不可克隆函数 多频率段
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基于气敏传感器的高稳态物理不可克隆函数发生器 被引量:3
17
作者 汪鹏君 李乐薇 +1 位作者 郑雁公 李刚 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1596-1602,共7页
物联网(IoT)作为战略性新兴产业已经上升为国家发展重点,但在实际应用中也面临各种安全威胁。确保资源受限物联网系统数据传输、处理和存储的安全已成为研究热点。该文通过对物理不可克隆函数(PUF)和传感器制备工艺偏差的研究,提出一种... 物联网(IoT)作为战略性新兴产业已经上升为国家发展重点,但在实际应用中也面临各种安全威胁。确保资源受限物联网系统数据传输、处理和存储的安全已成为研究热点。该文通过对物理不可克隆函数(PUF)和传感器制备工艺偏差的研究,提出一种基于气敏传感器的高稳态物理不可克隆函数发生器设计方案。该方案首先采用静电喷雾沉积(ESD)方式生成具有高比表面积特性的纳米材料,结合高温煅烧技术制备Pd-SnO_(2)气敏传感器;其次采集Pd-SnO_(2)气敏传感器在不同气体浓度、环境温度、加热电压条件下对甲醛气体的响应数据;然后利用随机阻值多位平衡算法比较不同簇气敏传感器响应的阻值,进而产生多位高稳态PUF数据;最后对所设计PUF发生器的安全性和可靠性进行评估。实验结果表明,该PUF发生器的随机性为97.03%、可靠性为97.85%、唯一性为49.04%,可广泛应用于物联网安全领域。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 气敏传感器 物理不可克隆函数发生器 物联网安全
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强物理不可克隆函数的侧信道混合攻击 被引量:2
18
作者 刘威 蒋烈辉 常瑞 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2639-2646,共8页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)凭借其固有的防篡改、轻量级等特性,在资源受限的物联网安全领域拥有广阔的应用前景,其自身的安全问题也日益受到关注.多数强PUF可通过机器学习方法建模,抗机器学习的非线性结构PUF... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)凭借其固有的防篡改、轻量级等特性,在资源受限的物联网安全领域拥有广阔的应用前景,其自身的安全问题也日益受到关注.多数强PUF可通过机器学习方法建模,抗机器学习的非线性结构PUF难以抵御侧信道攻击.本文在研究强PUF建模的基础上,基于统一符号规则分类介绍了现有的强PUF侧信道攻击方法如可靠性分析、功耗分析和故障注入等,重点论述了各类侧信道/机器学习混合攻击方法的原理、适用范围和攻击效果,文章最后讨论了PUF侧信道攻击面临的困境和宜采取的对策. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 侧信道混合攻击 机器学习 可靠性 功耗分析 故障注入
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基于ZnO忆阻器的高鲁棒性毛刺型物理不可克隆函数设计 被引量:2
19
作者 陈鑫辉 倪力 +3 位作者 刘子坚 张跃军 陈祺来 刘钢 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3331-3339,共9页
物理不可克隆函数(PUF)作为硬件安全原语,广泛应用于众多领域。针对传统硅基类PUF电路可靠性差和易受建模攻击等问题,该文提出一种基于忆阻器的“毛刺”型物理不可克隆函数电路(Glitch-PUF)。该方案首先利用忆阻器的非易失性和阻变效应... 物理不可克隆函数(PUF)作为硬件安全原语,广泛应用于众多领域。针对传统硅基类PUF电路可靠性差和易受建模攻击等问题,该文提出一种基于忆阻器的“毛刺”型物理不可克隆函数电路(Glitch-PUF)。该方案首先利用忆阻器的非易失性和阻变效应,实现二值逻辑完备集;然后,利用完备集和竞争冒险现象设计忆阻毛刺产生模块,通过选通信号控制流经忆阻交叉阵列路径的延时大小,改变“毛刺”宽度获得稳定“毛刺”输出;最后,利用忆阻器的存算一体特性和施密特回滞效应设计忆阻采样模块,并测试Glitch-PUF性能。实验结果表明,所设计的Glitch-PUF电路相比文献,抗攻击性提高4.9%~14.3%,随机性达到98.2%,误码率(BER)为0.08%,具有优异的鲁棒性和稳定性。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 忆阻器 硬件安全 稳定性
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基于多项式拟合频率重构的物理不可克隆函数优化 被引量:1
20
作者 黎帮梅 陈怀新 +2 位作者 刘小宇 王成刚 李思奇 《电讯技术》 北大核心 2021年第3期341-347,共7页
近年来硬件安全不断受到挑战,具有不可预测性、随机性等特性的环形振荡器物理不可克隆函数(Ring Oscillator Physical Unclonable Function,RO PUF)可作为硬件安全重要的加密密钥方式,但通常原始RO PUF不满足加密密钥对随机性的要求。因... 近年来硬件安全不断受到挑战,具有不可预测性、随机性等特性的环形振荡器物理不可克隆函数(Ring Oscillator Physical Unclonable Function,RO PUF)可作为硬件安全重要的加密密钥方式,但通常原始RO PUF不满足加密密钥对随机性的要求。因此,提出了基于多项式拟合频率重构的PUF优化方法。首先,实现RO电路的硬宏设计并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上进行实例化,从而获得RO阵列的频率数据;其次,针对原始响应的随机性较差的情况,通过统计分析其分布特征,利用多项式拟合法优化重构RO阵列频率;最后,采用熵密度值评估RO PUF响应的随机性。选用型号为Xilinx Artix 7103的FPGA板进行实验测试评估,结果表明所提方法不仅比原始RO PUF响应的随机性强,而且与随机补丁混合法(Random Patch Mixer,RPM)和基于回归的熵蒸馏法相比也具备更好的随机性。 展开更多
关键词 硬件安全 环形振荡器 物理不可克隆函数(puf) 频率重构 多项式拟合
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