硬件保证与光子物理非克隆功能
Mohammad Amin Mahdian1, Ebadollah Taheri1, Kaveh Rahbardar Mojaver2
1Electrical and Computer Engineering Department, Colorado State University, Fort Collins, CO, USA.
Scientific reports
|October 27, 2024
概括
称为光子物理非克隆功能 (PUF) 的先进的光子设备为光学网络提供了增强的安全性. 这些PUF提供独特的标识符,通过最小化攻击表面和改进身份验证,优于传统的电子方法.
科学领域:
- 光子学和光学通信技术
- 网络安全 网络安全
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 强大的安全性对于现代光通信网络至关重要,特别是那些需要最小的攻击表面的网络.
- 光子物理不可克隆功能 (PUF) 使用固有的设备变异来提供独特的,不可预测的标识符,非常适合身份验证和加密.
- 将光子PUF直接集成到光学系统中,可以避免与电子PUF信号转换相关的漏洞.
研究的目的:
- 设计,制造和实验评估使用反方向合器 (CDC) 结构的基于光子的先进PUF.
- 通过创新的设计修改,提高CDC响应的复杂性和不可预测性.
- 评估这些光子PUF的安全性和稳定性,以防止基于机器学习的攻击.
主要方法:
- 基于反方向合器 (CDC) 结构的光子PUF的开发.
- 实施设计改进:随机波纹功能,穿孔设计和环辅助CDC.
- 实验评估包括哈明距离测量和对机器学习攻击场景的测试.
主要成果:
- 制造的CDC实现了超过0.2的平均哈明距离值,有效地区分了设备.
- 证明了对机器学习攻击的高安全性,实现了Hamming距离超过0.4的低标准偏差 (<0.01).
- 验证了设计改进在增加响应复杂性和不可预测性方面的有效性.
结论:
- 光子PUF,特别是基于CDC的设计,为增强光通信系统安全提供了有前途的解决方案.
- 这些光子PUF提供了强大而可靠的安全性,克服了传统电子方法的局限性和漏洞.
- 该研究强调了集成光子PUF在可扩展和安全的光网络应用中的潜力.
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