Olika transformer som används för att binda en hemlig nyckel till korrelerade fysiska-identifierare utgångar jämförs. Dekorrelationseffektivitet är det metriska som används för att bestämma transformer som ger mycket okorrelerade utgångar. Scalar quantizers tillämpas för att omvandla utgångar för att extrahera jämnt fördelade bit sekvenser till vilka hemliga nycklar är bundna. En uppsättning transformer som fungerar bra i termer av dekorrelationseffektivitet tillämpas på ringoscillator (RO) utgångar för att förbättra unikheten och tillförlitligheten av extraherade bitsekvenser, för att minska hårdvaruområdet och informationsläckage om nyckeln och RO-utgångar, och för att maximera den hemliga nyckellängden. Lågkomplexitetsfelkorrigeringskoder föreslås för att illustrera två kompletta nyckelbindande system med perfekt sekretess, och bättre hemlig nyckel- och integritetsläkningsgrad än befintliga metoder. En referens hårdvaruimplementering tillhandahålls också för att visa att transform-kodning metoden upptar ett litet hårdvaruområde. Det finns flera nyckel-generation, eller genererad-hemlig (GS), och nyckel-bindande, eller valt-hemlig (CS), metoder för att rekonstruera hemliga nycklar från bullriga PUF-utgångar, där nyckeln genereras från PUF-utgångar eller bundna till dem, respektive. Code-offset fuzzy-extraktorer [9] är exempel på nyckelgenerationsmetoder och det fuzzy-åtagandesystemet [10] är en nyckelbindande metod. Kodkonstruktioner baserade på Wyner-Ziv (WZ)-kodning visas i [11] för att asymptotiskt uppnå de informationsteoretiska gränserna för GS- och CS-modellerna. Dessa konstruktioner kan ha hög komplexitet, vilket är oönskat för t.ex. IoT-applikationer. Eftersom en nyckel bör lagras i en säker databas för båda modellerna är det dessutom mer praktiskt att låta en betrodd enhet välja den hemliga nyckel som är bunden till en PUK-utmatning. Därför syftar vi i detta dokument till att ytterligare förbättra tillförlitlighet, integritet, sekretess och hårdvarukostnad prestanda för en transform-kodning algoritm, förklaras nästa, som tillämpas på PUF-utgångar i kombination med fuzzy åtagande systemet. PUF har liknande egenskaper som biometriska kännetecken som fingeravtryck. Båda identifierare typer har korrelerat och bullriga utgångar på grund av omgivande miljöförhållanden [12]. Korrelation i PUF-utgångar läcker information om den hemliga nyckeln, som orsakar sekretessläckage, och om PUF-utgången, vilket orsakar sekretessläckage [13] [14] [15]. Buller minskar dessutom tillförlitligheten hos PUF-utgångar och felkorrigeringskoder behövs för att uppfylla tillförlitlighetskraven. Transform-kodningsmetoden [16, 17] i kombination med en uppsättning skalärkvantifierare har gjort sin väg till hemlig nyckelbindning med kontinuerliga biometriska och fysiska identifierare, eftersom de gör det möjligt att minska utdatakorrelationen och justera det effektiva bullret vid PUF-utgången. Till exempel är den diskreta cosinustransform (DCT) byggstenen [17] för att generera en jämnt fördelad bitsekvens från RO-utgångar under varierande miljöförhållanden. Effektiva efterbehandlingssteg tillämpas för att få mer tillförlitliga PUF-utgångar i stället för att ändra maskinvaruarkitekturen, så att standardkomponenter kan användas. Denna transform-kodning metod förbättrar de befintliga tillvägagångssätten när det gäller tillförlitlighet under varierande miljöförhållanden och maximal nyckellängd [17, 18]. Vi tillämpar denna algoritm på PUF-utgångar med ytterligare betydande förbättringar genom att utforma omvandlings- och felkorrigering steg gemensamt. Informationsteoretiska gränser för det luddiga åtagandesystemet anges i [19]. Vi använder dessa informationsteoretiska gränser för att jämföra felkorrigeringskoder som föreslås för transformkodningsalgoritmen med gränserna. Liknande analyser utfördes för biometriska kännetecken i [20], men deras antaganden såsom oberoende och identiskt fördelade (i.i.d.) Identifieringsutgångar och maximal block-terror sannolikhetsbegränsning P B = 10 −2 är inte realistiska. Vi anser därför att mycket korrelerade RO-utgångar med begränsningen P B ≤ 10 −9, som är realistiska för säkerhetsapplikationer som använder PUF [21]. Vi förbättrar DCT-baserade algoritmen [17] med hjälp av olika transformer och tillförlitlighetsmått. Vi föreslår också felkorrigering koder som uppnår bättre (hemlig nyckel, sekretess-läckage) takt tuples än tidigare kodkonstruktioner. En sammanfattning av de viktigaste bidragen är följande.
76], REF som kan extrahera nästan i.i.d. och jämnt fördelade bitar från identifieringsutgångar.
Secure and Reliable Key Agreement with Physical Unclonable Functions
{'venue': 'MDPI Entropy Journal 20 (2018) 340:1-340:19', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Computer Science', 'Engineering']}