Capacidad de generación de números aleatorios verdaderos de un PUF de oscilador en anillo para dispositivos reconfigurables
Autores: Rojas-Muñoz, Luis F.; Sánchez-Solano, Santiago; Martínez-Rodríguez, Macarena C.; Brox, Piedad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Capacidad de generación de números aleatorios verdaderos de un PUF de oscilador en anillo para dispositivos reconfigurables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Validación
Enfoque novedoso
Generador de números aleatorios verdaderamente aleatorio
Función física no clonable de anillo de oscilador
Dispositivos FPGA
Entropía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta la validación de un enfoque novedoso para un generador de números aleatorios verdaderamente aleatorios (TRNG) basado en una función física inimitable de anillo de oscilador (RO-PUF) para dispositivos FPGA. La propuesta aprovecha las diferentes fuentes de ruido que afectan la implementación electrónica del RO-PUF para extraer la entropía necesaria para garantizar su función como TRNG, sin más que cambios mínimos en el diseño original. La nueva arquitectura RO-PUF/TRNG ha sido incorporada en un sistema embebido híbrido HW/SW diseñado para dispositivos de la familia Xilinx Zynq-7000. El grado de aleatoriedad de las secuencias de bits generadas fue evaluado utilizando el conjunto de pruebas estadísticas NIST 800-22, mientras que la validación de la propuesta RO-PUF como fuente de entropía se llevó a cabo cumpliendo con la recomendación NIST 800-90b. Las características del sistema híbrido fueron explotadas para llevar a cabo los procesos de evaluación y validación propuestos por las publicaciones del NIST, en línea y en la misma plataforma. Para establecer la configuración óptima para generar secuencias de bits con el nivel adecuado de entropía, se realizó un estudio estadístico del grado de aleatoriedad para múltiples enfoques de TRNG derivados de los diferentes modos de implementación y opciones de configuración disponibles en el diseño original de RO-PUF. Los resultados muestran que el diseño RO-PUF/TRNG es adecuado para aplicaciones criptográficas seguras, duplicando su funcionalidad sin comprometer la compensación entre eficiencia de recursos ya lograda en el diseño.
Descripción
Este documento presenta la validación de un enfoque novedoso para un generador de números aleatorios verdaderamente aleatorios (TRNG) basado en una función física inimitable de anillo de oscilador (RO-PUF) para dispositivos FPGA. La propuesta aprovecha las diferentes fuentes de ruido que afectan la implementación electrónica del RO-PUF para extraer la entropía necesaria para garantizar su función como TRNG, sin más que cambios mínimos en el diseño original. La nueva arquitectura RO-PUF/TRNG ha sido incorporada en un sistema embebido híbrido HW/SW diseñado para dispositivos de la familia Xilinx Zynq-7000. El grado de aleatoriedad de las secuencias de bits generadas fue evaluado utilizando el conjunto de pruebas estadísticas NIST 800-22, mientras que la validación de la propuesta RO-PUF como fuente de entropía se llevó a cabo cumpliendo con la recomendación NIST 800-90b. Las características del sistema híbrido fueron explotadas para llevar a cabo los procesos de evaluación y validación propuestos por las publicaciones del NIST, en línea y en la misma plataforma. Para establecer la configuración óptima para generar secuencias de bits con el nivel adecuado de entropía, se realizó un estudio estadístico del grado de aleatoriedad para múltiples enfoques de TRNG derivados de los diferentes modos de implementación y opciones de configuración disponibles en el diseño original de RO-PUF. Los resultados muestran que el diseño RO-PUF/TRNG es adecuado para aplicaciones criptográficas seguras, duplicando su funcionalidad sin comprometer la compensación entre eficiencia de recursos ya lograda en el diseño.