Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2014

Sicherheit aus CMOS Fertigungsschwankungen – Eine sichere Alternative zu Software

Prof. Dr.-Ing. Georg Sigl
Technische Universität München
Lehrstuhl für Sicherheit in der Informationstechnik

Meng-Day (Mandel) Yu
Verayo Inc.
Standard

Sichere Schlüsselspeicher für kryptografische Schlüssel sind eine wichtige Voraussetzung, um vertrauenswürdige Umgebungen zu schaffen und sensible Daten zu schützen. Physical Unclonable Functions (PUFs) sind neue Sicherheitsprimitive, die in Chips Geheimnisse aus Fertigungsschwankungen erzeugen. So können PUFs als Ersatz für herkömmliche nichtflüchtige sichere Schlüsselspeicher verwendet werden. Die größte Herausforderung in dieser Anwendung liegt darin, die Schlüssel zuverlässig unter verschiedenen Umweltbedingungen herzustellen.

In dieser Kooperation zwischen Industrie und Wissenschaft werden bestehende Fehlerkorrekturverfahren für PUFs im Hinblick auf ihre Einsatzmöglichkeiten in der Praxis untersucht. Dies wird als Grundlage für neue, verbesserte Konzepte dienen. Abschließend werden die neuen Verfahren als FPGA-Prototypen implementiert.

Abschlussbericht
Im Rahmen des Projekts wurden neue Syndrome-Coding-Verfahren für PUFs bewertet und implementiert. Gemeinsame theoretische Arbeiten und die Auslegung einer Hardwareimplementierung wurden in [1] veröffentlicht. Außerdem wurde in [2] ein neues Codierverfahren designed, auf einem FPGA implementiert und anschließend für unterschiedliche Umweltbedingungen analysiert. Der neue Ansatz ist besonders gut für PUFs mit hoher Ausgangsfehlerwahrscheinlichkeit geeignet und zudem nicht anfällig gegen Helper Data Manipulationen.

Zwei gemeinsame Journal-Paper sind zum Zeitpunkt des Projektabschlusses unter Peer-Review. Eines enthält eine FPGA Implementierung und das andere ein Lightweight-Authentifizierungs-Protokoll.

In diesem Projekt besuchte ein TUM Mitarbeiter Verayo 2014 und 2015 jeweils für einen Monat und im Gegenzug war ein Verayo Mitarbeiter Mitte 2015 an der TUM zu Gast und hat dort einen Vortrag gehalten. Das Projekt führte außerdem zu einer Zusammenarbeit mit Forschern von MIT, KU Leuven und der Shanghai Jiao Tong Universität.

[1] 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), pp. 155-166, April 2015.

[2] Meng-Day (Mandel) Yu, Matthias Hiller and Srinivas Devadas, Maximum Likelihood Decoding of Device-Specific Multi-Bit Symbols for Reliable Key Generation, IEEE International Symposium on Hardware-Oriented Security and Trust (HOST), May 2015.