基于栅氧化层击穿的稳定 PUF 的实现与分析
密码学与安全
2018-08-07 v1
摘要
我们利用两种随机栅氧化层击穿机制——等离子体诱导击穿和电压应力击穿——实现并分析了高稳定性 PUF。这些栅氧化层击穿 PUF 可在商用硅工艺中轻松实现，且高度稳定。我们在 99 颗采用 65nm CMOS 体硅工艺的测试芯片上制备了稳定 PUF 的位生成单元。测量结果表明，等离子体诱导击穿可产生完全稳定的响应。对于电压应力击穿，其在最坏情况角下的响应误差概率为 0.12%，可通过多次测量的多数投票有效消除。两种 PUF 相比 SRAM PUF 均显示出显著的面积缩减。我们比较了用于评估 PUF 安全等级的方法，如最小熵、互信息与猜测工作量，以及片间与片内 FHD 和流行的 NIST 测试套件。我们表明猜测工作量可视为最小熵与互信息的推广。此外，我们分析了测试芯片数据，并通过多种统计距离度量表明这些比特是独立的。最后，我们提出将猜测工作量作为一种新的统计独立性水平度量，其在安全性方面亦具有操作意义。
引用
@article{arxiv.1808.01516,
title = {Implementation and Analysis of Stable PUFs Using Gate Oxide Breakdown},
author = {Wei-Che Wang and Yair Yona and Yizhang Wu and Suhas Diggavi and Puneet Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.01516},
year = {2018}
}