論文の概要: PUFBind: PUF-Enabled Lightweight Program Binary Authentication for FPGA-based Embedded Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.07868v1
• Date: Tue, 14 Jan 2025 06:12:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-15 13:28:01.546134
• Title: PUFBind: PUF-Enabled Lightweight Program Binary Authentication for FPGA-based Embedded Systems
• Title（参考訳）: PUFBind:FPGAベースの組み込みシステムのためのPUF対応軽量プログラムバイナリ認証
• Authors: Sneha Swaroopa, Venkata Sreekanth Balijabudda, Rajat Subhra Chakraborty, Indrajit Chakrabarti,
• Abstract要約: Schemeはプラットフォームに依存しないため、最大限の柔軟性を得るために"ベアメタル"モード(システムソフトウェアを必要としない)で動作することができる。 我々は,AMD/Xilinx FPGA上で,オープンソースのPicoBlazeマイクロコントローラを用いたプロトタイプ実装に成功した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.8647828164413625
• License:
• Abstract: Field Programmable Gate Array (FPGA)-based embedded systems have become mainstream in the last decade, often in security-sensitive applications. However, even with an authenticated hardware platform, compromised software can severely jeopardize the overall system security, making hardware protection insufficient if the software itself is malicious. In this paper, we propose a novel low-overhead hardware-software co-design solution that utilizes Physical Unclonable Functions (PUFs) to ensure the authenticity of program binaries for microprocessors/microcontrollers mapped on the FPGA. Our technique binds a program binary to a specific target FPGA through a PUF signature, performs runtime authentication for the program binary, and allows execution of the binary only after successful authentication. The proposed scheme is platform-agnostic and capable of operating in a "bare metal'' mode (no system software requirement) for maximum flexibility. Our scheme also does not require any modification of the original hardware design or program binary. We demonstrate a successful prototype implementation using the open-source PicoBlaze microcontroller on AMD/Xilinx FPGA, comparing its hardware resource footprint and performance with other existing solutions of a similar nature.
• Abstract（参考訳）: Field Programmable Gate Array (FPGA)ベースの組み込みシステムは、しばしばセキュリティに敏感なアプリケーションにおいて、ここ10年で主流になっている。 しかし、認証されたハードウェアプラットフォームであっても、侵入されたソフトウェアはシステム全体のセキュリティを著しく損なう可能性があるため、ソフトウェア自体が悪意のある場合、ハードウェア保護が不十分になる。 本稿では,FPGA上にマッピングされたマイクロプロセッサ/マイクロコントローラのプログラムバイナリの信頼性を保証するために,Physical Unclonable Function (PUF) を利用した低オーバーヘッドハードウェア/ソフトウェア共同設計ソリューションを提案する。 本手法は、PUFシグネチャを介してプログラムバイナリを特定のターゲットFPGAにバインドし、プログラムバイナリのランタイム認証を行い、認証に成功した後のみバイナリの実行を可能にする。 提案方式はプラットフォームに依存しないため,柔軟性を最大化するために"ベアメタル"モード(システムソフトウェアを必要としない)で動作可能である。 また,本方式では,オリジナルのハードウェア設計やプログラムバイナリの変更を一切必要としない。 我々は、AMD/Xilinx FPGA上でオープンソースのPicoBlazeマイクロコントローラを用いたプロトタイプ実装を成功させ、ハードウェアリソースのフットプリントと性能を、同様の性質の既存のソリューションと比較した。

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