論文の概要: On the Response Entropy of APUFs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19975v1
• Date: Fri, 28 Jun 2024 15:02:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-01 16:30:41.057190
• Title: On the Response Entropy of APUFs
• Title（参考訳）: APUFの応答エントロピーについて
• Authors: Vincent Dumoulin, Wenjing Rao, Natasha Devroye,
• Abstract要約: Physically Unclonable Function (PUF) は、認証と鍵生成に使用されるハードウェアセキュリティプリミティブである。 反応エントロピー(英: response entropy、英: response entropy)は、1つの(および2つの)他の反応の知識が与えられた任意の反応のエントロピーである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.8713273072725665
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A Physically Unclonable Function (PUF) is a hardware security primitive used for authentication and key generation. It takes an input bit-vector challenge and produces a single-bit response, resulting in a challenge-response pair (CRP). The truth table of all challenge-response pairs of each manufactured PUF should look different due to inherent manufacturing randomness, forming a digital fingerprint. A PUF's entropy (the entropy of all the responses, taken over the manufacturing randomness and uniformly selected challenges) has been studied before and is a challenging problem. Here we explore a related notion -- the response entropy, which is the entropy of an arbitrary response given knowledge of one (and two) other responses. This allows us to explore how knowledge of some CRP(s) impacts the ability to guess another response. The Arbiter PUF (APUF) is a well-known PUF architecture based on accumulated delay differences between two paths. In this paper, we obtain in closed form the probability mass function of any arbitrary response given knowledge of one or two other arbitrary CRPs for the APUF architecture. This allows us to obtain the conditional response entropy and then to define and obtain the size of the entropy bins (challenge sets with the same conditional response entropy) given knowledge of one or two CRPs. All of these results depend on the probability that two different challenge vectors yield the same response, termed the response similarity of those challenges. We obtain an explicit closed form expression for this. This probability depends on the statistical correlations induced by the PUF architecture together with the specific known and to-be-guessed challenges. As a by-product, we also obtain the optimal (minimizing probability of error) predictor of an unknown challenge given access to one (or two) challenges and the associated predictability.
• Abstract（参考訳）: Physically Unclonable Function (PUF) は、認証と鍵生成に使用されるハードウェアセキュリティプリミティブである。 入力ビットベクトルチャレンジを受け、単一ビット応答を生成し、結果としてチャレンジ-レスポンスペア(CRP)が生成される。 製造されたPUFの全てのチャレンジ応答対の真理表は、固有の製造ランダム性のため、デジタル指紋を形成する必要がある。 PUFのエントロピー(全ての応答のエントロピー、製造ランダム性と一様に選択された課題)は以前にも研究されており、難しい問題である。 反応エントロピー(英: response entropy、英: response entropy)とは、1つの(および2つの)他の反応の知識が与えられた任意の反応のエントロピーである。 これにより、いくつかのCRP(s)の知識が、別のレスポンスを推測する能力にどのように影響するかを調査できます。 Arbiter PUF (APUF) は、2つの経路間の遅延差の蓄積に基づくよく知られたPUFアーキテクチャである。 本稿では、APUFアーキテクチャの1つまたは2つの任意のCRPの知識が与えられた任意の応答の確率質量関数の閉形式を得る。 これにより、条件応答エントロピーを得ることができ、1つまたは2つのCRPの知識を与えられたエントロピービン(同じ条件応答エントロピーを持つ集合)のサイズを定義して得られる。 これらの結果はすべて、2つの異なるチャレンジベクトルが同じ反応をもたらす確率に依存し、これらの課題の応答類似性と呼ばれる。 これに対する明示的な閉形式式を得る。 この確率は、PUFアーキテクチャによって引き起こされる統計的相関と、特定の既知の課題と解答された課題に依存する。 副産物として、1つの(または2つの)課題と関連する予測可能性へのアクセスを与えられた未知の課題の最適(最小限のエラー確率)予測値を得る。

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