【摘 要】
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利用物理不可克隆函数(Physically Unclonable Functions,PUF),可以提取设备独有的安全信息,并作为物理指纹,用于安全认证等应用。PUF由于其可被实时读取,具备不可预测和不可克隆的特征,成为了近年来硬件信息安全领域的一个热门话题。其中动态随机存储器PUF(Dynamic Random Access Memory PUF,DRAM PUF)作为一种可应用于嵌入式设备的内
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利用物理不可克隆函数(Physically Unclonable Functions,PUF),可以提取设备独有的安全信息,并作为物理指纹,用于安全认证等应用。PUF由于其可被实时读取,具备不可预测和不可克隆的特征,成为了近年来硬件信息安全领域的一个热门话题。其中动态随机存储器PUF(Dynamic Random Access Memory PUF,DRAM PUF)作为一种可应用于嵌入式设备的内在PUF,展现出了更强的应用可延伸性。当前,叠层封装工艺(Package on Package,Po P)由于具有节省空间的优点,被广泛应用于DRAM以及SoC芯片(System-on-a-Chip,SoC)的封装方式中。随着研究的不断深入,科研人员提出,在这样特殊的封装方式下,位于封装底部的SoC的工作行为会对上方DRAM PUF产生影响,DRAM PUF的生成特性与SoC行为的内在联系成为了值得探究的课题。本文针对SoC行为影响下DRAM PUF特性的研究,提出了一种专用的基于树莓派B+(Raspberry Pi B+)设备的DRAM PUF提取方案,并设计了配套的高效自动化实验测试平台。在树莓派B+设备中,SoC与DRAM是以Po P形式进行封装的。基于该实验平台,本文提出了多函数执行方案和频率更改方案,通过这两种不同的SoC行为方案,研究了在DRAM的衰减延时期间,不同的SoC工作行为对DRAM PUF特性产生的影响。大量实验结果显示,DRAM PUF的翻转率将随着SoC功耗的升高而提升,并且能够区分相近的SoC行为之间的微小差异。此外,实验表明,即使在不同SoC的行为影响下,DRAM PUF的可靠性仍旧维持在95%以上的较高水平。不同设备之间的唯一性数值则维持在10-4的理想水平。本文创造性地研究了在Po P封装场景下,SoC工作行为与DRAM PUF特性之间的内在联系,为DRAM PUF作为隐蔽信道等安全课题方面的研究提供了理论基础。此外,在诸如密钥提取等需要DRAM PUF可靠性特性的研究方面,本文的研究成果也提供了进一步研讨的空间。
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