利用自相关去熵评估模拟与数字安全原语信号的复杂度
密码学与安全
2025-01-16 v3
摘要
信号规律性的研究具有重要意义，通常用于医学中分析心电图 (ECG) 或肌电图 (EMG) 信号，也应用于气候研究、金融或安全领域。在本工作中，我们关注物理不可克隆函数 (PUF) 或伪随机数生成器 (PRNG) 等安全原语。此类原语在其响应中必须具有高水平的复杂度或熵，以确保其应用的安全性。评估其响应复杂度的方法有多种，特别是在二进制域中。随着光学 (光子) PUF 等模拟 PUF 的发展，在设计时（例如在将模拟信号转换为二进制之前）能够在模拟域中评估其复杂度将非常有用。在这项数值研究中，我们探讨了自相关去熵作为衡量具有模拟输出或响应的 PUF、真随机数生成器 (TRNG) 或 PRNG 等安全原语复杂度的潜力。我们将该指标与其他用于评估模拟信号规律性的指标（如近似熵 (ApEn) 和模糊熵 (FuzEn)）进行了比较。我们表明，自相关去熵能够在模拟域和二进制域中区分众所周知的 PRNG 与未优化或劣质的 PRNG，且对比度优于 ApEn 和 FuzEn。此外，我们展示了自相关去熵能够检测注入到 PUF 响应中的微小模式。
引用
@article{arxiv.2402.17488,
title = {Complexity Assessment of Analog and Digital Security Primitives Signals Using the Disentropy of Autocorrelation},
author = {Paul Jimenez and Raphael Cardoso and Maurìcio Gomes de Queiroz and Mohab Abdalla and Cédric Marchand and Xavier Letartre and Fabio Pavanello},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.17488},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 7 figures