طراحی و تحقق یک مدار مقایسه کننده فرکانس مبتنی بر توابع فیزیکی غیرقابل کپی برداری برای محافظت از اصالت سخت افزار

یکی از چالش های مهم در امنیت سخت افزار مقابله با کپی سازی و استفاده از سخت افزارهای جعلی به جای سخت افزارهای اصلی و واقعی است. در حقیقت هدف این نوع حمله خدشه دار کردن اصالت سخت افزار است و هدف آن کشف کلید یا پارامترهای حساس ابزار رمز نیست. از   این رو، برای مقابله با آن باید تمهیدات ویژه و متفاوت با روش های متداول محافظت از امنیت الگوریتم ها و سامانه ها در نظر گرفته شود. یکی از موثرترین روش های مقابله با این نوع حملات و محافظت از اصالت سخت افزار استفاده از توابع کپی ناپذیر فیزیکی یا پاف است. توابع کپی ناپذیر فیزیکی را می توان برای استخراج پارامترهای مخفی از خصوصیات فیزیکی و ذاتی مدارهای مجتمع مورد استفاده قرار داد. فرآیندهای وابسته پاف ها می توانند انواع و اقسام داشته باشند اما پاف های سیلیکونی که بر مبنای تاخیرها و زمان بندی های خاص هر فرآیند هستند متداول تر هستند. در این مقاله تحقق عملی یک پاف سیلیکونی مبتنی بر نوسان ساز حلقوی بر روی تراشه های FPGA از خانواده Xilinx گزارش شده است. نتایج پیاده سازی نشان داد که با استفاده از پنج نوسان ساز حلقوی قادر به ارائه یک کد امنیتی منحصر به فرد 10 بیتی با مصرف تقریبآ یک درصد از سطح تراشه هدف هستیم ضمن آن که با صرف سخت افزار بیشتر قادر به دست یابی به کدهای طولانی تر و امنیت بیشتر هستیم. تمامی شبیه سازی های انجام شده بر روی یک رایانه قابل حمل با مشخصات پردازنده مرکزی از نوع دو هسته ای با فرکانسGHz  2 و  GB 4 حافظه RAM پیاده سازی شده اند.