Intrinsische physical unclonable functions aus neuartigen nichtflüchtigen Speichern

In diesem Projekt untersuchen wir den Aufbau von intrinsischen PUFs auf kommerziell erhältlichen NVMs in den Ausprägungen als magnetoresistive (MRAM), resistive (ReRAM) und ferroelektrische (FRAM) Arbeitsspeicher. Für MRAM gibt es in verwandten Arbeiten eine vergleichsweise hohe Anzahl von Ansätzen zum Aufbau von extrinsischen PUFs, die auf speziell angefertigten Speicherzellen vorgeführt werden. Zur Gewinnung neuer Erkenntnisse werden zunächst bestehende Verfahren weiterentwickelt, um intrinsische PUF-Instanzen auf handelsüblichen MRAMs zu realisieren. Bisher werden in verwandten Arbeiten Methoden zur Realisierung von PUFs auf RRAM in geringerem Umfang behandelt. Daher werden zunächst Experimente an speziell angefertigten ReRAM-Speicherzellen durchführt. Auf diese Weise können verschiedene physikalische Eigenschaften der Speicherzellen variiert und die Auswirkungen auf das PUF-Verhalten unmittelbar geprüft werden. Danach werden bereits gewonnene Erkenntnisse genutzt und erfolgreiche Strategien auf handelsübliche ReRAM-Module übertragen. Schließlich werden FRAMs untersucht, für die keine allgemein bekannten Arbeiten zu funktionsfähigen PUFs publiziert wurden. Daher werden die im Verlauf des Projekts gesammelten Erfahrungen genutzt, um charakteristisches Verhalten auf FRAMs anzuregen. Alle gewonnenen PUF-Instanzen werden nach etablierten Qualitätsmetriken systematisch charakterisiert. Da PUFs aus herkömmlichen Speichern anfällig für Schwankungen der Temperatur und der Versorgungsspannung sowie für Magnetfelder und Strahlung sind, werden unterschiedliche Umgebungsbedingungen für die Charakterisierung von PUFs aus NVMs erzeugt. Danach werden die Ergebnisse quantifiziert und hochentwickelte Methoden wie Protokolle, Fehlerkorrekturcodes, stochastische Modelle usw. genutzt, um die Qualität und die Widerstandsfähigkeit der PUFs gegenüber Umgebungseinflüssen zu verbessern. Bei der Nutzung von NVMs als Arbeitsspeicher in heutigen Computern sind Zugangsdaten und Ergebnisse kryptografischer Operationen aufgrund der inhärenten Speichereigenschaften unmittelbar zugänglich. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung der Selbstverschlüsselung überwunden werden, wobei derselbe NVM zu 2 unterschiedlichen Zwecken verwendet wird: Als Speicher für Daten und als PUF zur Gewinnung des Schlüssels zur Verschlüsselung dieser Daten.

Datum 1. 3. 2020
Länderkürzel DE
Name der begünstigten Einrichtung Universität Passau
Projektleitung Fakultät für Informatik und Mathematik Lehrstuhl für Technische Informatik
Verknüpfung www.fim.uni-passau.de
Förderrahmen & Förderprogramm Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Schwerpunktprogramme
Ikona

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