基于信号延迟的芯片指纹提取技术及其安全应用

摘要

所有计算机系统的安全性，几乎都取决于对密钥等核心秘密的可靠保护。但多数系统对密钥保护的安全程度很低，尤其在面临物理攻击时，往往会造成密钥的泄漏而丧失系统的安全性。芯片指纹扩展了芯片在制造过程中由环境变化所引起的线路和晶体管的静态时延差异，是芯片物理特征的反映，能够用来建立不可复制的密钥，从物理上保证了系统的安全。 本文主要研究基于信号延迟的芯片指纹提取技术及其安全应用，在分析Daihyun 方案的基础上，提出了两个芯片指纹提取改进方案，并给出了基于FPGA的实现。测试结果表明改进方案提取的芯片指纹随机性优于Daihyun 方案，能够用来建立不可复制的密钥，保证系统的物理安全性。 本文还扩展了芯片指纹在身份认证方面的安全应用。在分析Das等人的方案漏洞的基础上,引入芯片指纹，提出了一种改进的身份认证方案。此方案从物理上保证了智能卡片内密钥的安全。基于这一独特的安全属性，该方案能够抵御伪装攻击、芯片复制攻击、拒绝服务攻击、重传攻击、口令猜测攻击等，从而可靠地实现了服务器对用户的身份认证，在对系统安全度要求较高的环境中有着良好的应用前景。