基于 PUF 的防篡改信息论分析
信息论
2025-02-06 v1 密码学与安全
math.IT
摘要
物理不可克隆函数（PUF）无需持续供电即可为高保障设备提供物理防篡改保护。已提出多种 PUF 防篡改方法，并配合实际的量化和纠错方案。本文我们从实现层面后退一步，对其理论属性和限制进行分析。我们将零泄漏输出量化应用于现有的量化方案，并在零泄漏条件下最小化重建误差概率。我们在辅助数据算法中应用 wiretap 编码，以便在合法用户可靠重建密钥的同时，为攻击者保证可选的重建复杂度，类似于在本文所考察的攻击模型下，对加密算法的安全性。我们给出可实现密钥速率的下界，取决于攻击者的能力，包括渐近 regime 和有限块长度 regime，以便即使攻击者获取关于 PUF 响应和辅助数据的部分信息，也能提供基本的安全保证。此外，我们给出 PUF 单元数的逆向界限。我们的结果表明，例如在实际场景下，使用 3 位量化方式，需至少 459 个 PUF 单元才能实现 128 位的安全级别。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.03221,
title = {Information Theoretic Analysis of PUF-Based Tamper Protection},
author = {Georg Maringer and Matthias Hiller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.03221},
year = {2025}
}