Multi-Valued Physical Unclonable Functions based on Dynamic Random Access Memory
Multi-Valued Physical Unclonable Functions based on Dynamic Random Access Memory
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基于动态随机存取存储器的多值物理不可克隆函数
DOI：
10.1145/3422575.3422787
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sven Müelich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sven Müelich
物理不可克隆函数（PUF）是对加密应用程序生成和存储安全密钥非常有吸引力的硬件原语。动态随机存取存储器（DRAM）最近成为一种很有前途的puf构建技术。在这项工作中，基于DRAM保留模式的多值puf （mvpuf）首次被构建和评估。我们提出了一个整体的解决方案，考虑了完整的PUF处理链，包括物理PUF源、PUF读出、数字化、信道编码和哈希函数的应用。与以前的DRAM PUF相比，从每个PUF单元派生出一个4元符号而不是二进制符号。这导致熵的增加，从而提高了纠错性能。与以前基于DRAM保留模式的puf不同，我们不需要任何去偏算法。据我们所知，这是基于DRAM的多值PUF的第一个提议。其特性是平均响应间距离≈0.48，稳定环境条件下平均响应内距离≈0.04，熵值高达0.99 bit。
Physical unclonable functions (PUF) are hardware primitives that are very attractive for cryptographic applications to generate and store secure keys. Dynamic random access memory (DRAM) has recently become a promising technology for the construction of PUFs. In this work, multi-valued PUFs (MVPUFs) based on DRAM retention patterns are constructed and assessed for the first time. We propose a holistic solution by considering the complete PUF processing chain consisting of physical PUF source, PUF readout, digitization, channel coding, and the application of a hash function. In contrast to previous DRAM PUFs, a 4-ary symbol instead of a binary one is derived from each PUF cell. This results in an increase of entropy and thus in an improved error correction performance. Unlike previous PUFs based on DRAM retention patterns, we do not require any debiasing algorithms. To the best of our knowledge, this is the first proposal of a multi-valued PUF based on DRAM. Its properties are an average inter-response distance of ≈ 0.48, an average intra-response distance of ≈ 0.04 under stable environmental conditions, and an entropy of up to 0.99 bit.
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