Двухчиповая безопасность повышает эффективность криптографического оборудования

Инженеры Массачусетского технологического института разработали способ изготовления чипов, который позволяет парным электронным устройствам безопасно аутентифицировать друг друга без хранения секретных ключей снаружи, что является потенциальным прорывом для безопасных встроенных систем с низким энергопотреблением.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый метод обработки полупроводников, который может повысить аппаратную криптографическую безопасность, одновременно сокращая зависимость от внешнего хранилища ключей.Этот метод встраивает общий неизменяемый «отпечаток пальца» в парные чипы во время производства, что позволяет одному устройству напрямую аутентифицировать свой аналог, что является отходом от традиционных схем, которые обычно требуют хранения секретных данных отпечатков пальцев на серверах или сторонних системах.

В основе подхода лежит физическая неклонируемая функция (PUF), уникальный идентификатор, возникающий в результате неизбежных микроскопических изменений при изготовлении КМОП.Исторически эти случайные физические подписи использовались для генерации ключей устройств, но защита и хранение этих ключей извне приводит к уязвимостям и затратам энергии.Процесс команды MIT создает согласованную пару PUF между двумя чипами, манипулируя свойствами транзисторов вдоль их общей границы, прежде чем пластина фактически присваивает обоим устройствам одинаковый трудно воспроизводимый аппаратный идентификатор.

Этот общий PUF позволяет двум устройствам аутентифицировать друг друга без обмена или хранения секретных данных за пределами микросхемы.Исследователи продемонстрировали прототипы парных чипов с надежностью более 98% при совпадении их уникальных отпечатков пальцев.Поскольку в этом методе используются стандартные КМОП-процессы и недорогой пробой транзисторов, индуцированный светодиодами, для генерации коррелированной случайности, он обещает масштабируемую реализацию в основной электронике.

Нововведение может оказаться полезным в системах, чувствительных к мощности и весу, таких как проглатываемые медицинские датчики в сочетании с портативными мониторами, где традиционные криптографические протоколы и обмен ключами слишком сложны или медленны.Встраивая безопасность непосредственно в оборудование, можно уменьшить потребность в промежуточных серверах или сложных инфраструктурах управления ключами, повышая как эффективность, так и конфиденциальность.


В число вовлеченных исследователей входят аспиранты Ынсок Ли, Джехон Юнг и Майтрейи Ашок под руководством профессоров Ананты Чандракасан и Руонана Хана.Группа представила свои выводы на Международной конференции по полупроводниковым схемам IEEE, рассматривая работу в рамках более широких усилий по усилению безопасности физического уровня для периферийных устройств.

В связи с растущим интересом отрасли к аппаратной криптографической защите, включая безопасные криптопроцессоры и конфиденциальные вычислительные архитектуры, которые защищают используемые данные, этот метод с двумя PUF добавляет практический инструмент для будущих безопасных кремниевых разработок.