КОНФИГУРИРУЕМЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ОСЦИЛЛЯТОР С УПРАВЛЯЕМЫМИ МЕЖСОЕДИНЕНИЯМИ

Александр Александрович Иванюк, Вячеслав Николаевич Ярмолик

Аннотация


Рассматриваются схемотехнические решения для реализации физически неклонируемых функций (ФНФ) кольцевого осциллятора (КО) для целей идентификации цифровых устройств, генерирования криптографических ключей и последовательностей случайных чисел. Эффективность применения конфигурируемых КО (ККО) в схемах ФНФ, заключается не только в сокращении аппаратурных затрат на реализацию традиционных ФНФ КО, но и в обеспечении генерирования выходных сигналов с близкими по значению уникальным частотами при реализации на ПЛИС типа FPGA. В статье предлагается модификация базовой схемы ФНФ ККО, основанной на использовании элементов XOR2, выполняющих роль элементов управляемой задержки, для которой, в отличие от базовой схемы, возможно применение полного множества запросов. Показано, что задержка зависит не только от значения запроса, но и от конфигурации межсоединений структурных элементов схемы ККО. Предлагается временная модель модифицированной ФНФ ККО, позволяющая аналитически доказать влияние межсоединений на частоту вырабатываемого сигнала, которое было экспериментально подтверждено с использованием FPGA Xilinx серии Zynq-7000. На основе этого результата предложена новая структура ФНФ ККО с управляемыми межсоединениям.

Ключевые слова


физически неклонируемые функции, кольцевой осциллятор, межсоединения

Литература


1. Ярмолик В.Н., Вашинко Ю.Г. Физически неклонируемые функции. Информатика. 2011, т. 30, № 2, с. 92–103. – EDN RBYGUD.

2. Lee J.W., Lim D., Gassend B., Suh T.G., Dijk M.V., Devadas S. A technique to build a secret key in integrated circuits for identification and authentication applications. Symposium on VLSI Circuits. Digest of Technical Papers (IEEE Cat. No. 04CH37525), Honolulu, HI, USA, 2004, p. 176–179. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/VLSIC.2004.1346548.

3. Иванюк, А.А., Ярмолик В.Н. Физически неклонируемые функции на базе управляемого кольцевого осциллятора. Безопасность информационных технологий, [S.l.], т. 30, № 3, с. 90–103, 2023. ISSN 2074-7136. URL: https://bit.spels.ru/index.php/bit/article/view/1532. DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2023.3.06.

4. Xin X., Kaps J.-P., Gaj K. A Configurable Ring-Oscillator-Based PUF for Xilinx FPGAs. 14th Euromicro Conference on Digital System Design, Oulu, Finland. 2011, p. 651–657. DOI: https://doi.org/10.1109/DSD.2011.88.

5. Zhang, Y., Li, J., Cheng, H., Zha, H., Draper, J. and Beerel, P.A. Yield modelling and analysis of bundled data and ring-oscillator based designs. IET Comput. Digit. Tech. 2019, vol. 13, iss. 3, p. 262–272. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-cdt.2018.5040.

6. Иванюк А.А. Применение конфигурируемых генераторов импульсов для идентификации ПЛИС. Информатика. 2011, т. 32, № 4, с. 113–123. URL: https://inf.grid.by/jour/article/view/343 (дата обращения: 11.04.2024).

7. Mahalat M. H., Ugale N., Shahare R. and Sen B. Design of Latch based Configurable Ring Oscillator PUF Targeting Secure FPGA. IFIP/IEEE International Conference on Very Large Scale Integration (VLSI-SoC), Verona, Italy, 2018, p. 261–266. DOI: 10.1109/VLSI-SoC.2018.8644737.

8. Kareem H., Dunaev D. A robust architecture of ring oscillator PUF: Enhancing cryptographic security with configurability. Microelectronics Journal. 2024, v. 143, 106002, с. 1–9. ISSN 0026-2692, DOI: https://doi.org/10.1016/j.mejo.2023.106022.

9. Ярмолик В.Н., Иванюк А.А., Шинкевич Н.Н. Физически неклонируемые функции с управляемой задержкой распространения сигналов. Информатика. 2022, т. 19, № 1, с. 32–49. DOI: https://doi.org/10.37661/1816-0301-2021-19-1-32-49.

10. Иванюк А.А., Шамына А.Ю. Физически неклонируемая функция типа АБИТР с нелинейными парами путей. Системный анализ и прикладная информатика. 2023, №1, с. 54–62. DOI: https://doi.org/10.21122/2309-4923-2023-1-54-62.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.