Bezpieczeństwo Twin Chip zwiększa wydajność sprzętu kryptograficznego

Inżynierowie z MIT opracowują sztuczkę polegającą na wytwarzaniu chipów, która pozwala sparowanym urządzeniom elektronicznym bezpiecznie uwierzytelniać się nawzajem bez przechowywania tajnych kluczy na zewnątrz, co stanowi potencjalny krok w kierunku bezpiecznych systemów wbudowanych o niskim poborze mocy.

Naukowcy z MIT opracowali nowatorską metodę przetwarzania półprzewodników, która może zwiększyć sprzętowe bezpieczeństwo kryptograficzne, jednocześnie zmniejszając zależność od zewnętrznego przechowywania kluczy.Technika ta polega na osadzeniu wspólnego, niezmiennego „odcisku palca” w sparowanych chipach podczas produkcji, umożliwiając jednemu urządzeniu bezpośrednie uwierzytelnienie swojego odpowiednika, co stanowi odejście od konwencjonalnych schematów, które zazwyczaj wymagają przechowywania tajnych danych odcisków palców na serwerach lub systemach innych firm.

Sercem tego podejścia jest funkcja fizyczna, której nie da się sklonować (PUF), unikalny identyfikator wyłaniający się z nieuniknionych mikroskopijnych różnic w wytwarzaniu CMOS.Historycznie rzecz biorąc, te losowe podpisy fizyczne były używane do generowania kluczy urządzeń, ale zabezpieczanie i przechowywanie tych kluczy na zewnątrz stwarzało luki w zabezpieczeniach i narzut energetyczny.Zespół MIT tworzy dopasowaną parę PUF w dwóch chipach, manipulując właściwościami tranzystorów wzdłuż ich wspólnej granicy, zanim płytka skutecznie nada obu urządzeniom ten sam, trudny do odtworzenia identyfikator sprzętowy.

Ten współdzielony PUF umożliwia dwóm urządzeniom wzajemne uwierzytelnianie bez konieczności wymiany lub przechowywania tajnych danych poza układem krzemowym.Naukowcy zademonstrowali prototypowe sparowane chipy z ponad 98% niezawodnością w dopasowywaniu unikalnych odcisków palców.Ponieważ metoda wykorzystuje standardowe procesy CMOS i niedrogie awarie tranzystorów indukowane diodami LED w celu wygenerowania skorelowanej losowości, daje nadzieję na skalowalne wdrożenie w elektronice głównego nurtu.

Innowacja może okazać się cenna w systemach wrażliwych na moc i wagę, takich jak czujniki medyczne do spożycia w połączeniu z monitorami do noszenia, w których konwencjonalne protokoły kryptograficzne i wymiana kluczy są zbyt obciążające lub powolne.Osadzając zabezpieczenia bezpośrednio w sprzęcie, można zmniejszyć zapotrzebowanie na serwery pośrednie lub złożoną infrastrukturę zarządzania kluczami, poprawiając zarówno wydajność, jak i prywatność.


Zaangażowani badacze to doktoranci Eunseok Lee, Jaehong Jung i Maitreyi Ashok, pod kierunkiem profesorów Ananthy Chandrakasan i Ruonana Hana.Grupa przedstawiła swoje ustalenia na Międzynarodowej konferencji IEEE dotyczącej obwodów półprzewodnikowych, sytuując prace w szerszych wysiłkach na rzecz wzmocnienia bezpieczeństwa warstwy fizycznej urządzeń brzegowych.

Wraz z rosnącym zainteresowaniem branży sprzętowymi zabezpieczeniami kryptograficznymi, w tym bezpiecznymi kryptoprocesorami i poufnymi architekturami obliczeniowymi, które chronią używane dane, ta metoda podwójnego PUF stanowi praktyczne narzędzie dla przyszłych bezpiecznych projektów krzemowych.