طراحی و پیاده‌سازی یک cro-puf قوی با قابلیت اطمینان حداکثری به منظور تولید امن کلیدهای رمزنگاری در کاربردهای مبتنی بر اینترنت اشیا

با توسعه و فراگیری اینترنت اشیا، عدم کارآیی روش‌های رمزنگاری قدیمی اثبات گشت. توابع فیزیکی غیرقابل همسان‌سازی (puf) به عنوان یک راه‌حل سخت‌افزاری معرفی گردید و در حال حاضر یکی از بهترین انتخاب‌ها برای تامین امنیت دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌باشد. ساختار puf مبتنی بر نوسانگر حلقوی (ro-puf) یکی از شناخته شده‌ترین و مطلوب‌ترین pufها است. همچنین، مناسب‌ترین ساختار برای پیاده‌سازی بر روی fpga می‌باشد. در مقایسه با سایر طرح‌ها، پاسخ‌های تولید شده توسط ro-puf قابلیت اطمینان‌ بیشتری دارد. در این مقاله، یک ro-puf معرفی شده است که حداکثر قابلیت اطمینان را ایجاد می‌کند، فضای جفت چالش-پاسخ (crp) بسیار وسیعی دارد و در برابر حملات مدل‌سازی مقاوم است. در ساختار پیشنهادی یک بلوک مقایسه‌گر جدید اضافه می‌شود تا بیت‌های پاسخ را ارزیابی کند و هنگامی که اختلاف فرکانس دو نوسانگر حلقوی به اندازه کافی بزرگ باشند، بیت‌های پایدار پاسخ را در خروجی مشخص نماید. ساختار پیشنهادی بر روی برد xilinx fpga پیاده‌سازی گردید. آزمایش‌ها نشان می‌دهد ساختار پیشنهادی دارای قابلیت اطمینان بسیار نزدیک به مقدار ایده‌آل می‌باشد. همچنین، منحصر به‌فردی و یکنواختی این ساختار با سایر ساختارها قابل رقابت است. این ساختار به دلیل قابلیت بازپیکربندی در برابر حملات مدل‌سازی مقاوم است و با توجه به دارا بودن حداکثر قابلیت اطمینان و crp، این ساختار می‌تواند برای کاربردهای رمزنگاری سبک وزن گزینه مناسبی باشد.

design and implementation a strong cro-puf with maximum reliability to securely generate cryptographic keys in iot applications

with the expansion and spread of the internet of things, the ineffectiveness of the old encryption methods was proven. puf was introduced as a hardware solution and is currently the best choice for securing iot devices. the puf structure based on the ring oscillator (ro-puf) is one of the most well-known and desirable pufs. it is also the best structure for the implementation of fpga. compared to other schemes, the responses generated by ro-puf are the most reliable. this paper introduces an ro-puf that provides maximum reliability, has a vast challenge-response pair (crp) space, and is resistant to modeling attacks. a new comparator block is added to the cro-puf structure to evaluate the response bits and, when the value difference of the two counters is significant enough, to determine the stable response bits at the output. the proposed structure was implemented on the xilinx fpga board. the experiment shows that the proposed structure has ideal reliability, uniqueness, and uniformity close to the ideal value. this structure is resistant to modeling attacks due to its reconfigurability. due to its maximum reliability and crp, this structure can be the best choice for lightweight cryptographic applications.