面向资源受限物联网设备的XOR PUF轻量化策略作为安全原语
密码学与安全
2026-04-14 v1 机器学习
摘要
物理不可克隆函数（PUFs）是资源受限物联网设备中有前景的安全原语。XOR仲裁器PUF（XOR-PUF）是研究最多的PUF之一，旨在提升可能最轻量的基于延迟的PUF——仲裁器PUF（APUF）对机器学习攻击的抵抗能力。然而，近期攻击研究表明，即便具有较大XOR规模的XOR-PUF仍不安全于机器学习攻击。增加PUF级或组件数量、以及对不同组件使用不同挑战，是提升基于APUF的PUF安全性的两种途径，但更多级或组件会带来更高硬件成本与运行功耗，而不同组件使用不同挑战需在运行中传输更多比特，同样导致更高功耗。本文提出一种策略，将XOR-PUF架构参数的选择与XOR-PUF的使用方式相结合，以在硬件成本与能耗上实现轻量化，并抵御机器学习攻击。实验评估表明，采用所提策略的高度轻量化组件差异化挑战XOR-PUF能够抵御迄今最强大的机器学习攻击，并保持优异的片内与片间性能，使之成为资源受限物联网应用中XOR-PUF制造与使用的潜在蓝图。
引用
@article{arxiv.2210.01749,
title = {Lightweight Strategy for XOR PUFs as Security Primitives for Resource-constrained IoT device},
author = {Gaoxiang Li and Khalid T. Mursi and Yu Zhuang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.01749},
year = {2026}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2206.01314