طراحي و پياده‎سازي يك پردازندۀ رمزنگار مقاوم در برابر حملات كپي‎برداري فيزيكي

دكتري

پردازنده‎هاي رمزنگار تعبيه‎شده در افزاره‎ها و ادوات ديجيتال وظيفۀ اجراي عمليات رمزنگاشتي براي تأمين اهداف امنيتي در فضاي توليد و تبادل اطلاعات را بر عهده دارند. با توجه به نقض كامل امنيت با آسيب‎پذيري اين پردازنده‎ها در برابر حملات فيزيكي از جمله حملۀ نسخه‎برداري، مقاوم‎سازي پردازنده‎هاي رمزنگار در برابر اين حملات از ضروريات برقراري امنيت به شمار مي‎رود. با عنايت به نقش توابع فيزيكي غيرقابل تكثير (PUF) در دستيابي به اين هدف، محتواي رسالۀ پيش رو بر روي بررسي و طراحي اين توابع متمركز خواهد شد. به اين منظور، بهبود ويژگي‎هاي توابع فيزيكي غيرقابل تكثير مبتني بر نوسان‎سازهاي حلقوي (RO-PUF) در زمرۀ اهداف اين رساله قرار مي‏گيرد. در اين راستا، ساختار جديدي از ساختارهاي RO-PUF پيشنهاد مي‏شود كه بزرگترين فضاي زوج چالش-پاسخ‎ها و بيشينه ميزان تصادفي بودن را نسبت به ساير ساختارهاي موجود داراست. همچنين، ميزان يكتايي ساختار پيشنهادي بسيار نزديك به مقدار ايده‎آل بوده و سربار پياده‎سازي آن حدود 2.6 بار كمتر از ساير ساختار‏هاي موجود است. به اين ترتيب، با تعبيۀ ساختار پيشنهادي در پردازنده‎هاي رمزنگار، علاوه بر تأمين امنيت اين پردازنده‎ها در برابر حملات نسخه‎برداري فيزيكي، امكان توليد كليدهاي رمزنگاشتي طولاني متعدد و همچنين، امكان احراز اصالت تعداد زيادي تراشه در دفعات متعدد فراهم مي‎شود. با توجه به اين كه يكي از حوزه‎هاي پركاربرد پردازنده‎هاي رمزنگار مقاوم در برابر كپي‎برداري فيزيكي، افزاره‎هاي ارتباطي موجود در شبكه‎هاي هوشمند انرژي هستند و همچنين، با توجه به اهميت برقراري امنيت در اين شبكه‎ها كه يكي از زيرساخت‎هاي حياتي كشورها محسوب مي‏شوند، نحوۀ به‎كارگيري پردازنده‎هاي رمزنگار با PUF تعبيه‎شده در اين شبكه‎ها، به عنوان يك مورد كاربرد عملي مورد بررسي قرار مي‏گيرد. به اين ترتيب، از ديگر نوآوري‎هاي اين رساله مي‎توان به ارائۀ پروتكل‎هاي رمزنگاشتي تبادل كليد احراز اصالت‎شده و احراز اصالت همه‎پخشي مبتني بر PUF و با امنيت اثبات‎پذير براي تأمين امنيت در شبكه‎هاي هوشمند انرژي اشاره كرد.

189156

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر احمد آيت‌اللهي

الكترونيك

دكتر ستار ميرزاكوچكي