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FOM-CDS PUF: A Novel Configurable Dual State Strong PUF Based on Feedback Obfuscation Mechanism against Modeling Attacks FOM-CDS PUF: 모델링 공격에 대한 피드백 난독화 메커니즘을 기반으로 한 새로운 구성 가능한 이중 상태 강력한 PUF

Hong LI, Wenjun CAO, Chen WANG, Xinrui ZHU, Guisheng LIAO, Zhangqing HE

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요약 :

구성 가능한 링 발진기 물리적 복제 방지 기능(CRO PUF)은 기하급수적인 CRP(챌린지-응답 쌍)를 생성할 수 있고 우수한 고유성과 신뢰성을 갖는 클래식 RO PUF를 기반으로 새로 제안된 강력한 PUF입니다. 그러나 기존 제안은 하드웨어 활용도가 낮고 모델링 공격에 취약합니다. 본 논문에서는 오버헤드가 낮고 모델링 공격에 대한 저항력이 높은 CDS(Novel Configurable Dual State) PUF를 제안합니다. 이 구조는 도전과제의 HW(Hamming Weight) 패리티에 따라 동일한 토폴로지에서 RO PUF와 TERO PUF로 유연하게 변환될 수 있어 인버터 활용률 100%를 달성하고 하드웨어 활용 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 피드백 난독화 메커니즘(FOM)도 제안되었습니다. 피드백 난독화 메커니즘은 PUF의 링 발진기의 안정적인 카운트 값을 업데이트된 마스크로 사용하여 원래 문제를 혼동하고 숨기며 모델링 공격에 대한 저항 효과를 크게 향상시킵니다. 제안된 FOM-CDS PUF는 수학적 모델을 구축하여 분석되었으며 최종적으로 Xilinx Artix-7 FPGA에 구현되었습니다. 테스트 결과에 따르면 FOM-CDS PUF는 여러 가지 널리 사용되는 모델링 공격 방법에 효과적으로 저항할 수 있으며 예측 정확도는 60% 미만입니다. 한편, FOM-CDS PUF는 균일성, 다양한 온도에서의 비트 오류율, 다양한 전압에서의 비트 오류율 및 각각 53.68%, 7.91%, 5.64% 및 50.33%의 고유성으로 우수한 성능을 나타냅니다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals Vol.E106-A No.10 pp.1311-1321
발행일
2023/10/01
공개일
2023/03/29
온라인 ISSN
1745-1337
DOI
10.1587/transfun.2022EAP1151
원고의 종류
PAPER
범주
암호화 및 정보 보안

작성자

Hong LI
  Huazhong University of Science and Technology,Hubei Key Laboratory of Solar Energy Efficient Utilization and Energy Storage Operation Control
Wenjun CAO
  Hubei Key Laboratory of Solar Energy Efficient Utilization and Energy Storage Operation Control
Chen WANG
  Hubei Key Laboratory of Solar Energy Efficient Utilization and Energy Storage Operation Control
Xinrui ZHU
  Hubei Key Laboratory of Solar Energy Efficient Utilization and Energy Storage Operation Control
Guisheng LIAO
  Xidian University
Zhangqing HE
  Hubei Key Laboratory of Solar Energy Efficient Utilization and Energy Storage Operation Control

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