Técnica de descarte de celda y bit estocástico para mejorar la aleatoriedad de un TRNG
Autores: Nam, Jae-Won; Kim, Jaewoo; Hong, Jong-Phil
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Técnica de descarte de celda y bit estocástico para mejorar la aleatoriedad de un TRNG
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Algoritmo
TRNG
Post-procesamiento
Sistema de seguridad
Aleatoriedad
NIST
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un algoritmo de postprocesamiento para un generador de números aleatorios verdaderos (TRNG). Una vez que la aleatoriedad de la generación de claves de seguridad se deteriora por cualquier motivo, toda la cadena del sistema de seguridad puede verse comprometida, aumentando las probabilidades de que sea explotada por un atacante para recuperar información. Teniendo en cuenta el cambio en la distribución de la secuencia de salida del RNG debido a variaciones en el entorno operativo o a la aparición de fenómenos de envejecimiento en circuitos integrados de silicio, se debe aplicar un algoritmo de postprocesamiento robusto a un TRNG intrínseco para garantizar la sostenibilidad de un sistema de seguridad. Dirigido a sistemas de criptografía de alto nivel que cumplen con los requisitos NIST 800-22a, el algoritmo propuesto mejora significativamente el peso de Hamming (HW) y pasa con éxito los criterios NIST sacrificando aproximadamente el 20% del número total de bits disponibles. El algoritmo propuesto mejora la aleatoriedad del TRNG a través de una técnica de descarte secuencial de celdas y bits a nivel de celda, un método de descarte de celdas, y se centra en mejorar el HW general del TRNG, mientras que el método de descarte de bits subsiguiente realiza una prueba de Chi-cuadrado. Para demostrar el concepto, programamos el algoritmo propuesto en un FPGA y configuramos la salida del chip TRNG fabricado para ser postprocesada y almacenada en la memoria a bordo en tiempo real. Para cinco prototipos diferentes de TRNG basados en anillos de osciladores (totalmente diseñados a medida en el proceso CMOS de 65 nm), las secuencias de salida del TRNG intrínseco fallidas fueron respectivamente postprocesadas, lo que resultó en que todas superaran los requisitos NIST 800-22a.
Descripción
Este documento presenta un algoritmo de postprocesamiento para un generador de números aleatorios verdaderos (TRNG). Una vez que la aleatoriedad de la generación de claves de seguridad se deteriora por cualquier motivo, toda la cadena del sistema de seguridad puede verse comprometida, aumentando las probabilidades de que sea explotada por un atacante para recuperar información. Teniendo en cuenta el cambio en la distribución de la secuencia de salida del RNG debido a variaciones en el entorno operativo o a la aparición de fenómenos de envejecimiento en circuitos integrados de silicio, se debe aplicar un algoritmo de postprocesamiento robusto a un TRNG intrínseco para garantizar la sostenibilidad de un sistema de seguridad. Dirigido a sistemas de criptografía de alto nivel que cumplen con los requisitos NIST 800-22a, el algoritmo propuesto mejora significativamente el peso de Hamming (HW) y pasa con éxito los criterios NIST sacrificando aproximadamente el 20% del número total de bits disponibles. El algoritmo propuesto mejora la aleatoriedad del TRNG a través de una técnica de descarte secuencial de celdas y bits a nivel de celda, un método de descarte de celdas, y se centra en mejorar el HW general del TRNG, mientras que el método de descarte de bits subsiguiente realiza una prueba de Chi-cuadrado. Para demostrar el concepto, programamos el algoritmo propuesto en un FPGA y configuramos la salida del chip TRNG fabricado para ser postprocesada y almacenada en la memoria a bordo en tiempo real. Para cinco prototipos diferentes de TRNG basados en anillos de osciladores (totalmente diseñados a medida en el proceso CMOS de 65 nm), las secuencias de salida del TRNG intrínseco fallidas fueron respectivamente postprocesadas, lo que resultó en que todas superaran los requisitos NIST 800-22a.