Publication: Исследование параметров физически неклонируемой функции типа арбитр при реализации на ПЛИС
Дата
2023
Авторы
Козин, Д. А.
Некрасов, П. В.
Митяков, И. А.
Пинчук, Н. С.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
Аннотация
Исследуется влияние различных схемотехнических решений физически не клонируемой функции (ФНФ) типа арбитр и расположение их логических блоков на параметры ФНФ. В связи с распространением и применением технологий интернета вещей (IoT) и соответственно устройств, подключённых к сотовой и интернет сети, актуальной проблемой является обеспечение безопасности и конфиденциальности доступа к данным. Следует отметить, устройства IoT требовательны к ряду параметров, таких как энергопотребление, геометрические размеры, необходимость защиты от кибератак. В качестве лёгкого, экономичного и повсеместного решения наиболее предпочтительными оказались методы аппаратной физической криптографии. Физически не клонируемые функции могут быть реализованы в различных устройствах путём проектирования их схемы на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). В статье использованы ПЛИС фирмы Xilinx семейства Zynq-7000. Данный подход даёт большую гибкость в отношении используемой архитектуры и позволяет более точно адаптировать систему к заданным требованиям. В качестве контрольно-измерительного оборудования использовались отладочные платы ПЛИС – EBAZ4205 и AntMiner_v1.0 на базе платформы XC7Z010CLG400-1 с двумя встроенными процессорными ядрами ARM Cortex-A9. Рассмотрен метод физической криптографии устройств IoT. Разработаны и реализованы конфигурационные прошивки ФНФ-арбитр с различным расположением функциональных блоков на кристалле. Проведена апробация конфигураций, показано изменение результатов в зависимости от расположения на кристалле. Ключевой задачей реализации ФНФ типа арбитр на любой аппаратной платформе является выравнивание длин линий распространения сигнала, которого можно добиться как добавлением дополнительных блоков задержки на линии, так и увеличением длины трассируемой линии сигнала. В данной работе наилучшие результаты получены при ручной трассировке и «вертикальном» расположении логических блоков схемы.
Описание
Ключевые слова
Аппаратная криптография , Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) , Арбитр , Физически неклонируемые функции (ФНФ) , Безопасность информации
Цитирование
КОЗИН, Дмитрий А. et al. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКИ НЕКЛОНИРУЕМОЙ ФУНКЦИИ ТИПА АРБИТР ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ НА ПЛИС. Безопасность информационных технологий, [S.l.], v. 30, n. 2, p. 142-150, май 2023. ISSN 2074-7136. Доступно на: <https://bit.spels.ru/index.php/bit/article/view/1509>. Дата доступа: 28 сен. 2023. doi:http://dx.doi.org/10.26583/bit.2023.2.10.