Rppuf: una función pico-físicamente no clonable reconfigurable ultraligera para dispositivos IoT con recursos limitados
Autores: Huang, Zhao; Li, Liang; Chen, Yin; Li, Zeyu; Wang, Quan; Jiang, Xiaohong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Rppuf: una función pico-físicamente no clonable reconfigurable ultraligera para dispositivos IoT con recursos limitados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Internet de las cosas
Problemas de seguridad
Función físicamente no clonable
Basado en hardware
Con recursos limitados
Basado en FPGA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Con el avance de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT), los problemas de seguridad han recibido una cantidad creciente de atención. Dado que los dispositivos IoT suelen tener recursos limitados, las soluciones de seguridad convencionales, como la criptografía clásica, ya no son aplicables. Una función físicamente no clonable (PUF) es una solución alternativa de bajo costo basada en hardware para proporcionar seguridad a los dispositivos IoT. Utiliza la naturaleza inherente del hardware para generar una huella digital aleatoria e impredecible para identificar de manera única un dispositivo IoT. Sin embargo, a pesar de que los PUF existentes han mostrado un buen rendimiento, no son adecuados para una aplicación efectiva en dispositivos IoT con recursos limitados debido al número limitado de pares de desafío-respuesta (CRPs) generados por unidad de área y al gran sobrecoste de recursos de hardware. Para resolver estos problemas, este artículo presenta una solución PUF reconfigurable ultraligera, llamada RPPUF. Nuestro método se basa en pico-PUF (PPUF). Al incorporar, un solo RPPUF se puede instanciar en múltiples muestras a través de información configurable. Implementamos y verificamos nuestro diseño en las placas micro FPGA Xilinx Spartan-6. Los resultados experimentales demuestran que, en comparación con trabajos anteriores, nuestro método aumenta la unicidad, confiabilidad y uniformidad hasta un 4,13%, 16,98% y 10,5%, respectivamente, al tiempo que reduce drásticamente el sobrecoste de recursos de hardware en un 98,16% cuando se genera una respuesta PUF de 128 bits. Además, la métrica (BPC) de nuestro RPPUF propuesto aumentó hasta 28,5 y 53,37 veces en comparación con la de PPUF y el PUF de mariposa mejorado, respectivamente. Esto confirma que el RPPUF propuesto es ultraligero con un buen rendimiento, lo que lo hace más adecuado y eficiente para aplicarse en dispositivos IoT basados en FPGA con recursos limitados.
Descripción
Con el avance de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT), los problemas de seguridad han recibido una cantidad creciente de atención. Dado que los dispositivos IoT suelen tener recursos limitados, las soluciones de seguridad convencionales, como la criptografía clásica, ya no son aplicables. Una función físicamente no clonable (PUF) es una solución alternativa de bajo costo basada en hardware para proporcionar seguridad a los dispositivos IoT. Utiliza la naturaleza inherente del hardware para generar una huella digital aleatoria e impredecible para identificar de manera única un dispositivo IoT. Sin embargo, a pesar de que los PUF existentes han mostrado un buen rendimiento, no son adecuados para una aplicación efectiva en dispositivos IoT con recursos limitados debido al número limitado de pares de desafío-respuesta (CRPs) generados por unidad de área y al gran sobrecoste de recursos de hardware. Para resolver estos problemas, este artículo presenta una solución PUF reconfigurable ultraligera, llamada RPPUF. Nuestro método se basa en pico-PUF (PPUF). Al incorporar, un solo RPPUF se puede instanciar en múltiples muestras a través de información configurable. Implementamos y verificamos nuestro diseño en las placas micro FPGA Xilinx Spartan-6. Los resultados experimentales demuestran que, en comparación con trabajos anteriores, nuestro método aumenta la unicidad, confiabilidad y uniformidad hasta un 4,13%, 16,98% y 10,5%, respectivamente, al tiempo que reduce drásticamente el sobrecoste de recursos de hardware en un 98,16% cuando se genera una respuesta PUF de 128 bits. Además, la métrica (BPC) de nuestro RPPUF propuesto aumentó hasta 28,5 y 53,37 veces en comparación con la de PPUF y el PUF de mariposa mejorado, respectivamente. Esto confirma que el RPPUF propuesto es ultraligero con un buen rendimiento, lo que lo hace más adecuado y eficiente para aplicarse en dispositivos IoT basados en FPGA con recursos limitados.