Fugu-MT 論文翻訳(概要): Statistical Quality Comparison of the Bitstrings Generated by a Physical Unclonable Function across Xilinx, Altera and Microsemi Devices

論文の概要: Statistical Quality Comparison of the Bitstrings Generated by a Physical Unclonable Function across Xilinx, Altera and Microsemi Devices

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.06463v1
Date: Mon, 12 Aug 2024 19:28:57 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-08-14 19:27:43.743087
Title: Statistical Quality Comparison of the Bitstrings Generated by a Physical Unclonable Function across Xilinx, Altera and Microsemi Devices
Title（参考訳）: Xilinx, Altera, Microsemi デバイスを用いた物理的非拘束機能によるビットストリングの統計的品質比較
Authors: Jenilee Jao, Kristi Hoffman, Cheryl Reid, Ryan Thomson, Michael Thompson, Jim Plusquellic,
Abstract要約: 我々は、Xilinx、Altera、Microsemiの3つの主要なFPGAベンダーによって製造された一連のデバイス間でのエントロピーを評価する。 SiRF PUFは評価に使用され、3つのベンダーデバイスでほぼ同一に構築されている。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Abstract: Entropy or randomness represents a foundational security property in security-related operations, such as key generation. Key generation in turn is central to security protocols such as authentication and encryption. Physical unclonable functions (PUF) are hardware-based primitives that can serve as key generation engines in modern microelectronic devices and applications. PUFs derive entropy from manufacturing variations that exist naturally within and across otherwise identical copies of a device. However, the levels of random variations that represent entropy, which are strongly correlated to the quality of the PUF-generated bitstrings, vary from one manufacturer to another. In this paper, we evaluate entropy across a set of devices manufactured by three mainstream FPGA vendors, Xilinx, Altera and Microsemi. The devices selected for evaluation are considered low-end commercial devices to make the analysis relevant to IoT applications. The SiRF PUF is used in the evaluation, and is constructed nearly identically across the three vendor devices, setting aside minor differences that exist in certain logic element primitives used within the PUF architecture, and which have only a minor impact on our comparative analysis. The SiRF PUF uses a high-resolution time-to-digital converter (TDC) crafted from high-speed carry-chain logic embedded within each device to measure path delays in an engineered netlist of logic gates as a source of entropy. Therefore, our analysis includes an evaluation of actual path delay variation as it exists across the three device classes, as well as a statistical evaluation of the PUF-generated bitstrings. A reliablity analysis is also provided using data collected in industrial-standard temperature experiments to round out the evaluation of important statistical properties of the PUF.
Abstract（参考訳）: エントロピー(英: Entropy)またはランダムネス(英: randomness)は、キー生成のようなセキュリティ関連の操作における基本的なセキュリティ特性を表す。キージェネレーションは認証や暗号化といったセキュリティプロトコルの中心となる。物理的非閉塞関数 (PUF) はハードウェアベースのプリミティブであり、現代のマイクロエレクトロニクスデバイスやアプリケーションでキージェネレーションエンジンとして機能する。 PUFはエントロピー(Entropy)とは、デバイスの内部と、それ以外は同一のコピー間で自然に存在する製造のバリエーションに由来する。しかし、PUF生成ビットストリングの品質と強く相関するエントロピーを表すランダムな変動のレベルは、メーカーによって異なる。本稿では,Xilinx,Altera,Microsemiの3つの主要なFPGAベンダーによって製造されたデバイス間のエントロピーを評価する。評価のために選択されたデバイスは、IoTアプリケーションに関連する分析を行うために、ローエンドの商用デバイスと見なされる。 SiRF PUFは評価に使用されており、3つのベンダーデバイスでほぼ同一に構築されており、PUFアーキテクチャで使用される特定の論理要素プリミティブに存在する微妙な違いを除いて、我々の比較分析にわずかしか影響しない。 SiRF PUFは、各デバイスに埋め込まれた高速の搬送チェーン論理から作られた高分解能の時間-デジタル変換器(TDC)を使用して、エントロピーの源として論理ゲートのエンジニアリングされたネットリストのパス遅延を測定する。そこで本研究では, PUF生成ビットストリングの統計的評価とともに, 3つのデバイスクラスにまたがる経路遅延の実際の変動を評価する。また, PUFの重要な統計特性を評価するために, 工業標準温度実験で収集したデータを用いて信頼性解析を行った。

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