طراحي و پياده سازي توابع تكثير ناپذير فيزيكي تركيبي بر روي FPGA

كارشناسي ارشد

با توجه به رشد روز افزون كاربرد وسايل الكترونيكي در زندگي روزمره ي ما، امنيت و قابليت اطمينان آن، به يك چالش اجتماعي تبديل شده و از اهميت به سزايي برخوردار است. اين امنيت شامل احراز هويت امن، توليد كليد امنيتي و مقابله با حملات بيروني است. روش هاي امنيتي مرسوم، راه¬كارهاي مناسبي را براي رسيدن به چنين امنيتي ارائه نمي دهد. در اين روش ها، كليد امنيتي در حافظه هاي غير فرار ذخيره مي شود و از آنجايي كه اين نوع از حافظه ها در مقابل حملاتي همانند تكثير پذيري، تخمين و استخراج داده آسيب پذير است، امنيت دستگاه پايين خواهد بود. در سال هاي اخير، روش امنيتي جديدي جايگزين روش هاي مرسوم شده است. مبناي اين روش بر اساس بي نظمي فيزيكي ذاتي و منحصر به فرد اشياء است. استفاده از توابع تكثير ناپذير فيزيكي روشي است كه از گوناگوني هاي ساخت در مدار هاي مجتمع، براي احراز هويت و توليد كليد امنيتي بهره مي برد و به حافظه هاي غير فرار نيازي ندارد. اين توابع با معيارهاي عملكرد مختلفي از قبيل يكتايي و قابليت اطمينان سنجيده مي شوند. در اين تحقيق، با تركيب كردن توابع تكثيرناپذير فيزيكي با يكديگر و استفاده از مسيرهاي تاخير قابل برنامه ريزي در FPGA معيارهاي عملكرد اين توابع بهبود داده مي شوند. هدف از تركيب توابع تكثيرناپذير فيزيكي با يكديگر، بهره برداري همزمان از منابع تصادفي اين توابع است. در اين تحقيق سه طرح براي بهبود عملكرد توابع تكثير ناپذير ارائه شده است. در طرح اول، با با ارائه يك ساختار جديد براي مدار SR-Latch و استفاده از دو معماري توليد پاسخ، تعداد بيت هاي پاسخ تابع SR-Latch را با ثابت نگه داشتن سطح مصرفي تا بيش از دو برابر نسبت به روش هاي ارائه شده در تحقيقات پيشين افزايش مي دهيم. در طرح دوم با تركيب مسيرهاي تاخير قابل برنامه ريزي با مدار SR-Latch، يك تابع جديد مبتني بر اثرات گذاري نوسان كننده حلقوي وضعيت متا-پايدار مدار SR-Latch ارائه مي شود. در اين طرح، تعداد بيت‌هاي خطا 3 الي 5 بيت در بدترين شرايط محيطي است. همچنين در شرايط نامي، قابليت اطمينان آن %8/98 است كه نسبت به توابع مشابه قابليت اطمينان بيشتري دارد. در طرح سوم، توابع جديدي با استفاده از تركيب توابع پايه اندرسون، نوسان كننده حلقوي و SR-Latch پيشنهاد مي شود. همچنين، نشان مي دهيم كه توابع تركيبي پيشنهادي، باعث افزايش گوناگوني مابيني پاسخ توابع مي شود. به عنوان مثال با تركيب دو تابع اندرسون و نوسان كننده حلقوي، يكتايي تابع اندرسون از 30% به %43/48 افزايش مي يابد.

190023

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر شهريار برادران شكوهي