Physical Unclonable Functions

Einzigartige Identitäten und kryptographische Schlüssel aus Hardwareeigenschaften

Kontakt: Michael Pehl, Florian Wilde, Lars Tebelmann, Christoph Frisch

Eine Physical Unlonable Function (PUF) wertet Fertigungsschwankungen in einem Chip aus und erzeugt daraus ein individuelles Signal, das ähnlich wie ein eingescannter Fingerabdruck von Chip zu Chip stark und von Messung zu Messung leicht variiert.


Eine PUF erzeugt also ein verrauschtes Geheimnis reproduzierbar zur Laufzeit. Dieses Geheimnis kann entweder dazu genutzt werden, den Chip zu authentifizieren, oder es steht nach Entfernen des Rauschens als kryptografischer Schlüssel zur Verfügung.

Durch PUFs erhalten auch Systeme ohne sichere Schlüsselspeicher Zugang zu sicheren kryptografischen Schlüsseln.

Forschungsthemen

  • Neue PUF Primitive und Architekturen
  • Simulation und Entwurf von PUFs
  • Schlüsselextraktion und Fehlerkorrektur für PUFs
  • Integration von PUFs in eingebettete Systeme
  • Protokolle für PUFs
  • Angriffe auf PUFs

Lehre zur Forschung

Ab dem Sommersemester 2018 wird zu diesem Forschungsgebiet die Vorlesung Physical Unclonable Functions angeboten.

Unser Tool zur Evaluierung von PUFs kann unter https://gitlab.lrz.de/tueisec/PQAS heruntergeladen werden.

Ausgewählte Veröffentlichungen

Florian Wilde, Berndt Gammel, and Pehl, Michael, Spatial Correlation Analysis on Physical Unclonable Functions, IEEE Transactions on Information Forensics and Security (Volume: 13 Issue: 6), 2018, pages: 1468-1480; Tool published with it

Michael Pehl, Matthias Hiller, and Georg Sigl, Secret Key Generation for Physical Unclonable Functions – Secret Key Generation and Authentication, In: Information Theoretic Security and Privacy of Information Systems, Cambridge

Florian Wilde, Large Scale Characterization of SRAM on Infineon XMC Microcontrollers as PUF. 4th Workshop on Cryptography and Security in Computing Systems (CS2 2017) HIPEAC17 , 2017 Public PUF dataset published with it

Matthias Hiller, Meng-Day (Mandel) Yu, and Sigl, Georg, Cherry-Picking Reliable PUF Bits with Differential Sequence Coding, IEEE Transactions on Information Forensics and Security (Volume: 11 Issue: 9), 2016, pages: 2065-2076

Michael Pehl, Matthias Hiller, and Helmut Graeb, Efficient Evaluation of Physical Unclonable Functions Using Entropy Measures, Journal of Circuits, Systems and Computers, Vol. 25, No. 1 (2016)

Matthias Hiller, Meng-Day (Mandel) Yu, and Michael Pehl, Systematic Low Leakage Coding for Physical Unclonable Functions, ACM Symposium on Information, Computer and Communications Security (ASIACCS), 2015

Matthias Hiller, Leandro Rodrigues Lima, and Georg Sigl, Seesaw: An Area-Optimized FPGA Viterbi Decoder for PUFs, accepted at Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), IEEE, August 2014.

Matthias Hiller, Georg Sigl, and Michael Pehl, A New Model for Estimating Bit Error Probabilities of Ring-Oscillator PUFs, International Workshop on Reconfigurable Communication-centric Systems-on-Chip (ReCoSoC), IEEE, July 2013.

Matthias Hiller, Dominik Merli, Frederic Stumpf, and Georg Sigl, Complementary IBS: Application Specific Error Correction for PUFs, IEEE International Symposium on Hardware-Oriented Security and Trust (HOST), pp. 1-6, June 2012.