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混合型抗机器学习攻击的强PUF电路设计 被引量：1
1
作者 翟官宝 汪鹏君 +1 位作者 李刚 庄友谊 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期854-861,共8页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)作为一种面向硬件的安全原语,在资源受限的物联网设备中具有广泛的应用前景,但其安全性也受到机器学习攻击的威胁。通过对抗电路结构攻击和机器学习攻击等方法的研究,提出混合型抗... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)作为一种面向硬件的安全原语,在资源受限的物联网设备中具有广泛的应用前景,但其安全性也受到机器学习攻击的威胁。通过对抗电路结构攻击和机器学习攻击等方法的研究,提出混合型抗电路结构攻击的新型PUF电路。首先,构造两个并行且对称设置的仲裁器PUF(Arbiter PUF, APUF),并将两个APUF输出进行异或,得到1位PUF响应输出;然后,为两个APUF引入前馈回路,实现输入激励集动态调整,确保结构非线性,防御建模攻击;最后,将两个并行APUF开关单元的输出对应交叉,使后级开关单元输入激励相互倒置,扩大信号延时路径选择范围,提高输出响应随机特性。该PUF采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现,测试结果表明:即使机器学习训练所用激励响应对数量达105,采用传统机器学习进行模型攻击,预测率仍接近50%理想值,且PUF电路的随机性、唯一性和稳定性等性能指标均表现良好,具备实际应用价值。 展开更多
关键词 混合型 强PUF 抗机器学习攻击 硬件安全 电路设计
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基于FPGA的新型强弱混合型PUF电路设计 被引量：2
2
作者 连佳娜 汪鹏君 +2 位作者 李刚 马雪娇 翟官宝 《网络与信息安全学报》 2021年第2期94-103,共10页
物理不可克隆函数(PUF,physically unclonable function)通过提取芯片制造过程中无法避免引入的工艺偏差,可产生具有随机性、唯一性和防篡改特性的特征密钥。通过对PUF电路结构和工作原理的研究,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA,fiel... 物理不可克隆函数(PUF,physically unclonable function)通过提取芯片制造过程中无法避免引入的工艺偏差,可产生具有随机性、唯一性和防篡改特性的特征密钥。通过对PUF电路结构和工作原理的研究,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA,field-programmable gate array)的新型强弱混合型PUF(SWPUF,strong and weak PUF)电路设计方案。该PUF可根据激励的汉明重量(HW,hamming weight)灵活地配置为强PUF和弱PUF两种拓扑结构,解决强/弱PUF分立实现的局限性。此外,利用异或去相关技术进一步优化输出密钥的统计特性。所提PUF采用Xilinx Artix-7 FPGA(28 nm工艺)实现,利用Matlab结合MicroBlaze微控制器构建内建自测试平台(self-built test platform)。实验结果表明,该PUF具有良好的随机性(96.98%)、唯一性(99.64%)和可靠性(常温常压下96.6%)。逻辑回归分析进一步显示,在HW较小的情况下所提SWPUF比传统的Arbiter-PUF具有更好的抗攻击能力,可广泛应用于信息安全领域,如密钥存储(针对弱PUF)和设备认证(针对强PUF)。 展开更多
关键词 强弱混合型 物理不可克隆函数 现场可编程门阵列 电路设计
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