Protegiendo comunicaciones privadas en sistemas ciberfísicos a través de funciones físicas no clonables
Autores: Pérez-Jiménez, Marina; Sánchez, Borja Bordel; Migliorini, Andrea; Alcarria, Ramón
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Protegiendo comunicaciones privadas en sistemas ciberfísicos a través de funciones físicas no clonables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas ciberfísicos
Cifrado
Funciones físicas no clonables
Esquemas de cifrado ligeros
Materiales magnéticos
Efecto de sesgo de intercambio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas ciberfísicos (CPS) se proyectan para cambiar toda la sociedad. Los nuevos sistemas diseñados que unen soluciones físicas y digitales se están empleando en la industria, la educación, etc. Estos nuevos sistemas están interconectados por defecto, y la información privada se comparte entre los diferentes componentes relacionados con usuarios, infraestructuras críticas u operaciones comerciales. En este contexto, es esencial cifrar esas conexiones de comunicación para proteger dicha información. Sin embargo, incluso los esquemas más complicados basados en soluciones híbridas (asimétricas y simétricas) finalmente requieren dispositivos físicos para almacenar una clave secreta. Este enfoque es criptográficamente débil, ya que cualquier persona con acceso físico al dispositivo podría obtener esa clave. Por lo tanto, en este documento proponemos el uso de funciones físicamente únicas (PUF) para generar claves secretas para esquemas de cifrado ligero. Mediante PUF, cualquier intento de capturar la clave está cambiando la secuencia secreta original, y ni siquiera los fabricantes pueden construir dos PUF idénticas. El generador de claves propuesto se basa en materiales magnéticos y generadores de números pseudoaleatorios ligeros para cumplir con los requisitos de bajo costo y tamaño reducido de CPS. En particular, se emplean materiales con un efecto de intercambio de sesgo activado, junto con simples bobinas de cobre. El proceso de cifrado puede basarse en una simple compuerta XOR debido a la robustez del generador de claves propuesto. Con el fin de evaluar el rendimiento de la tecnología propuesta, también se proporciona una validación experimental basada en escenarios de simulación.
Descripción
Los sistemas ciberfísicos (CPS) se proyectan para cambiar toda la sociedad. Los nuevos sistemas diseñados que unen soluciones físicas y digitales se están empleando en la industria, la educación, etc. Estos nuevos sistemas están interconectados por defecto, y la información privada se comparte entre los diferentes componentes relacionados con usuarios, infraestructuras críticas u operaciones comerciales. En este contexto, es esencial cifrar esas conexiones de comunicación para proteger dicha información. Sin embargo, incluso los esquemas más complicados basados en soluciones híbridas (asimétricas y simétricas) finalmente requieren dispositivos físicos para almacenar una clave secreta. Este enfoque es criptográficamente débil, ya que cualquier persona con acceso físico al dispositivo podría obtener esa clave. Por lo tanto, en este documento proponemos el uso de funciones físicamente únicas (PUF) para generar claves secretas para esquemas de cifrado ligero. Mediante PUF, cualquier intento de capturar la clave está cambiando la secuencia secreta original, y ni siquiera los fabricantes pueden construir dos PUF idénticas. El generador de claves propuesto se basa en materiales magnéticos y generadores de números pseudoaleatorios ligeros para cumplir con los requisitos de bajo costo y tamaño reducido de CPS. En particular, se emplean materiales con un efecto de intercambio de sesgo activado, junto con simples bobinas de cobre. El proceso de cifrado puede basarse en una simple compuerta XOR debido a la robustez del generador de claves propuesto. Con el fin de evaluar el rendimiento de la tecnología propuesta, también se proporciona una validación experimental basada en escenarios de simulación.