21251

۲۱۲۵۱

طراحي و پياده سازي توابع تكثيرناپذير فيزيكي براي ارتباط امن در اينترنت اشيا

كارشناسي ارشد

الكترونيك مدارهاي مجتمع

1398/6/30

دكتر شهريار برادران شكوهي

برق

گسترش روز افزون تكنولوژي‌هاي نوين مانند اينترنت اشيا زندگي امروزه را دگرگون كرده است. اما اين گسترش روز افزون چالش‌هاي جديدي را نيز ايجاد كرده است. از جمله‌ي مهم ترين اين چالش‌ها تامين امنيت و تامين انرژي مصرفي مورد نياز براي دستگاه‌هاي موجود در بستر اينترنت اشيا است. در بحث تامين امنيت در اينترنت اشيا، كارهايي مانند تامين امنيت سنسورهاي اندازه‌گيري، محاسبات و ارتباطات امن، حفظ حريم شخصي و حفظ و مديريت داده‌هاي بزرگ را شامل مي‌شود كه پيش از اينترنت اشيا كم‌تر نياز به آن‌ها احساس مي‌شد. بنابراين روش‌هاي جديد براي تامين امنيت مورد نياز است. توابع فيزيكي تكثير ناپذير يك راهكار نوين سخت افزاري براي تامين امنيت است كه توان و سطح مصرفي پاييني دارد و لذا براي تامين امنيت اينترنت اشيا مناسب است. توابع سخت‌افزاري مبتني بر نوسان‌كننده حلقه و توابع سخت‌افزاري داور پركاربردترين توابع در بين توابع ارايه شده هستند. توابع سخت‌افزاري مبتني بر نوسان كننده حلقه به دليل قابليت اطمينان بالا و مقاومت در برابر حملات براي استفاده در رمزنگاري بسيار مناسب هستند. توابع مبتني بر نوسان كننده حلقه زوج تحريك-پاسخ كمي ايجاد مي‌كنند، بنابراين براي برخي از كاربردها مانند اعتبار سنجي دستگاه‌ها مناسب نيستند. در اين پايان‌نامه روش جديدي براي افزايش تعداد زوج‌هاي تحريك-پاسخ اين توابع ارائه مي‌دهيم كه تعداد زوج‌هاي تحريك-پاسخ توابع مبتني بر نوسان‌كننده حلقه را افزايش داده و همزمان سطح و توان مصرفي افزايش اندكي پيدا مي‌كند. در اين روش از يك نوسان كننده مرجع براي پنهان كاري پاسخ‌هاي خروجي استفاده كرده‌ايم و از اين طريق تعداد زوج‌هاي تحريك-پاسخ را از (n-1) نوسان كننده حلقه در روش هاي معمول به (n-1,2) عدد رسانده‌ايم. هم‌چنين روش جديدي براي استفاده از توابع سخت‌افزاري مبتني بر نوسان‌كننده حلقه براي استفاده در يك گروه متصل به هم در بستر اينترنت اشيا ارائه مي‌شود. و

1398/08/12

Design and Implementation of Physically Unclonanble Functions for Secure Communication of Internet of Things

9/20/2020 12:00:00 AM

Rapid growth of new technologies such as Internet of Things have changed our everyday lives. However, this rapid growth made major challenges. Some important challenges are security and constraint power supplies. As IoT provides intelligent experience a major concern is regarding how efficiently protect information that is stored and transmitted with IoT devices. It is necessary to secure not only the devices, but also the networks, and the data that transferred across all the IoT. IoT is also highly constrained by energy. This is mainly because many IoT devices have limited size and weight so that such devices can only afford highly limited battery. Consequently, many researches focused on reducing the energy overhead of IoT devices. To address these issues we focused on the hardware solutions such as Physically Unclonable Functions (PUFs) because of their high security and low power consumption. In this respect, we propose a new method of secure and efficient communication between IOT devices using Ring Oscillator PUFs. In this method, we have used Ring Oscillator frequency ordering to adapt IOT devices together to establish a secure communication. We also proposed a new Ring Oscillator PUF architecture that improves Challenge-Response pair number of typical ROPUFs. In this method, we have used an extra RO frequency as a reference frequency to conceal comparison result of applied challeges. In this respect, we increased response bits of typical ROPUFs from n-1 to (n-1,2). We have implemented our proposed method on population of five FPGAs and verified our proposed ROPUF characteristics such as uniqueness and unity.