挑战混淆型 APUF 的系统性评估
密码学与安全
2022-03-30 v1
摘要
作为众所周知的物理不可克隆函数，仲裁器 PUF（APUF）能以紧凑设计提供海量挑战响应对（CRP）并完全兼容当前电子制造工艺，已引起极大关注。为提升其抵御建模攻击的能力，迄今已提出众多 APUF 变体。尽管响应混淆型 APUF 变体（如 XOR-APUF 与轻量安全 APUF（LSPUF））的建模鲁棒性已被充分研究，挑战混淆型 APUF（CO-APUF）（如前馈 APUF（FF-APUF）与 XOR-FF-APUF）则较少被阐明，尤其在使用深度学习（DL）方法方面。本工作系统性地评估了五种 CO-APUF，包括三种有影响力的 FF-APUF、XOR-FF-APUF、iPUF 设计，一种极近期设计以及我们新优化的设计（称为 OAX-FF-APUF），考量其可靠性、均匀性（与唯一性相关）与建模鲁棒性。采用 GRU、TCN 与 MLP 三种 DL 技术检验这些 CO-APUF 的建模鲁棒性——前两种为新探索。在普通个人计算机的计算资源下，我们表明所有五种较大规模的 CO-APUF 均可被成功建模——攻击精度高于或接近其可靠性。DL 技术的超参数调优对实施高效攻击至关重要。验证增大 CO-APUF 规模可提升鲁棒性，但应以最小化可靠性退化为前提。鉴于我们确认的 DL 技术强大能力，我们建议在新组合 APUF 设计或其他强 PUF 构建时，总应考虑 DL（尤其是始终展现最佳效能的 MLP 技术）来检验建模鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2203.15316,
title = {Systematically Evaluation of Challenge Obfuscated APUFs},
author = {Yansong Gao and Jianrong Yao and Lihui Pang and Zhi Zhang and Anmin Fu and Naixue Xiong and Hyoungshick Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15316},
year = {2022}
}