強物理不可克隆函數(shù)及其攻擊技術(shù)的研究.pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)（例如智能卡、身份證、移動手機等）的出現(xiàn)及廣泛應(yīng)用，硬件安全問題成為技術(shù)關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的加密算法中，攻擊者通過侵入式或非侵入式等物理攻擊進入設(shè)備，能夠?qū)е旅荑€泄漏，給密碼設(shè)備安全性帶來極大威脅。物理不可克隆函數(shù)(Physical UnclonableFunctions，PUF)是最近幾年出現(xiàn)的新型硬件加密組件，主要利用芯片制造過程中工藝偏差引起的隨機差異，以有效避免數(shù)字密鑰易被攻擊的缺點。
　　論文在概述了物理不可克隆

2、函數(shù)的原理和當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，在SMIC65nm CMOS工藝下實現(xiàn)了兩種強物理不可克隆函數(shù)，通過在不同環(huán)境下的蒙特卡洛仿真，對兩種強PUF的均勻性、唯一性和可靠性進行詳細的分析和比較。為了驗證PUF的可行性，在Spartan6FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)環(huán)形振蕩器PUF，并進行測試和分析。同時，為之后的攻擊提取了大量的激勵響應(yīng)數(shù)據(jù)。
　　在攻擊方面，論文采用邏輯回歸和支持向量機分別對不同結(jié)構(gòu)的仲裁器PUF進行攻擊。在邏輯回歸

3、攻擊技術(shù)中對比分析了梯度下降法、模擬退火法和RPROP算法三種參數(shù)優(yōu)化方法，結(jié)果顯示RPROP算法預(yù)測成功率高、攻擊時間短，為最佳的優(yōu)化方法，對于任意長度的仲裁器PUF以及某些長度和復(fù)雜性的XOR仲裁器PUF，攻擊成功率在99％左右。支持向量機技術(shù)主要利用LibSVM分類器，采用不同的核函數(shù)和參數(shù)，結(jié)果顯示支持向量機能夠成功攻擊仲裁器PUF，成功率也在99%左右，但是對于復(fù)雜的XOR仲裁器PUF攻擊成功率非常低。分析結(jié)果表明邏輯回歸為最