وظيفة مادية غير قابلة للاستنساخ

الموسوعة الحرة

الوظيفة المادية غير القابلة للاستنساخ ( PUF ) هي كائن مادي لا يمكن إعادة إنتاج عمله ("استنساخه") ماديًا (عن طريق إنشاء نظام آخر باستخدام نفس التقنية)، حيث يوفر، لمدخلات وشروط محددة (تحدٍ)، "بصمة رقمية" محددة ماديًا [ 1 ] ، تُستخدم كمعرف فريد ، غالبًا لأجهزة أشباه الموصلات مثل المعالجات الدقيقة أو المواد التي تُنتج إشارة ضوئية. [ 2 ] تعتمد وظائف PUF غالبًا على اختلافات مادية فريدة تحدث بشكل طبيعي أثناء تصنيع أشباه الموصلات. [ 3 ] وظيفة PUF هي كيان مادي مُجسد في بنية مادية. يمكن تنفيذ وظائف PUF في الدوائر المتكاملة ، بما في ذلك FPGAs ، [ 4 ] ويمكن استخدامها في تطبيقات ذات متطلبات أمان عالية، وتحديدًا في مجال التشفير ، وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) [ 5 ] وحماية الخصوصية . [ 6 ] يمكن أن تكون وظائف PUF أيضًا مواد مادية توفر تفردًا في التوزيع، ويمكن استخدامها للمصادقة. [ 2 ] يُستخدم المصطلح أيضاً بشكل شائع في الأدبيات الأكاديمية بمعنى الوظيفة غير القابلة للاستنساخ مادياً . [ 1 ]

تاريخ

تعود المراجع المبكرة حول الأنظمة التي تستغل الخصائص الفيزيائية للأنظمة غير المنتظمة لأغراض المصادقة إلى باودر في عام 1983 [ 7 ] وسيمونز في عام 1984. [ 8 ] [ 9 ] وقدّم ناكاش وفريمانتو مخطط مصادقة في عام 1992 لبطاقات الذاكرة. [ 10 ] واقترح بابو وظائف PUF رسميًا لأول مرة بشكل عام في عام 2001، [ 11 ] تحت اسم وظيفة أحادية الاتجاه الفيزيائية (POWF)، وصِيغ مصطلح PUF في عام 2002، [ 12 ] عند وصف أول وظيفة PUF متكاملة حيث، على عكس وظائف PUF القائمة على البصريات، يتم دمج دائرة القياس ووظيفة PUF على نفس الدائرة الكهربائية (وتصنيعها على السيليكون).

ابتداءً من عام 2010، حظيت تقنية PUF باهتمام في سوق البطاقات الذكية باعتبارها طريقة واعدة لتوفير "بصمات سيليكونية"، مما يُنشئ مفاتيح تشفير فريدة لكل بطاقة ذكية على حدة. [ 13 ] [ 14 ]

أصبحت وحدات PUF الآن بديلاً آمناً لتخزين المفاتيح السرية المدعومة بالبطاريات في FPGAs التجارية ، مثل Xilinx Zynq Ultrascale+، [ 15 ] و Altera Stratix 10. [ 16 ]

مفهوم

تعتمد رغوة البولي يوريثان على فرادة بنيتها المجهرية الفيزيائية. وتعتمد هذه البنية المجهرية على عوامل فيزيائية عشوائية تحدث أثناء التصنيع. هذه العوامل غير قابلة للتنبؤ والتحكم، مما يجعل من المستحيل عمليًا تكرار أو استنساخ هذه البنية.

بدلاً من استخدام مفتاح تشفير واحد، تُطبّق وحدات PUF آلية المصادقة القائمة على التحدي والاستجابة لتقييم بنيتها الدقيقة. عند تطبيق مُحفّز مادي على هذه البنية، فإنها تتفاعل بطريقة غير متوقعة (لكنها قابلة للتكرار) نتيجةً للتفاعل المعقد بين المُحفّز والبنية الدقيقة للجهاز. وتعتمد هذه البنية الدقيقة تحديدًا على عوامل فيزيائية مُدخلة أثناء التصنيع، وهي عوامل غير متوقعة (مثل عملة معدنية عادلة ). يُسمى المُحفّز المُطبّق بالتحدي، وتُسمى استجابة وحدة PUF بالاستجابة. يُشكّل التحدي المُحدد واستجابته المُقابلة زوجًا من التحدي والاستجابة (CRP). يتم تحديد هوية الجهاز من خلال خصائص بنيته الدقيقة نفسها. ولأن آلية التحدي والاستجابة لا تكشف هذه البنية بشكل مباشر، فإن هذا الجهاز يكون مقاومًا لهجمات التزييف .

باستخدام مستخرج ضبابي أو مخطط التزام ضبابي، وهما ليسا مثاليين من حيث التخزين ومقدار تسريب الخصوصية، أو باستخدام رموز قطبية متداخلة [ 17 ] يمكن جعلها مثالية تقاربياً، يمكن استخراج مفتاح تشفير قوي فريد من البنية الفيزيائية الدقيقة. [ 18 ] يُعاد بناء نفس المفتاح الفريد في كل مرة يتم فيها تقييم PUF. [ 19 ] [ 20 ] ثم تُنفذ آلية التحدي والاستجابة باستخدام التشفير .

يمكن تنفيذ وظائف التشفير الفيزيائية غير المتوقعة (PUFs) باستثمار ضئيل جدًا في الأجهزة مقارنةً بالتقنيات التشفيرية الأخرى التي توفر سلوكًا غير متوقع للإدخال/الإخراج، مثل الدوال شبه العشوائية . في بعض الحالات، يمكن حتى بناء وظائف التشفير الفيزيائية غير المتوقعة من أجهزة موجودة ذات خصائص مناسبة. [ 21 ]

تعني عدم إمكانية الاستنساخ أن لكل جهاز PUF طريقة فريدة وغير متوقعة في ربط التحديات بالاستجابات، حتى لو تم تصنيعه بنفس عملية تصنيع جهاز مشابه. ومن غير العملي بناء جهاز PUF بنفس سلوك التحدي والاستجابة لجهاز PUF آخر، لأن التحكم الدقيق في عملية التصنيع غير ممكن. أما عدم إمكانية الاستنساخ رياضياً، فيعني أنه من الصعب جداً حساب استجابة غير معروفة بمعرفة معاملات الاستجابة للتحديات الأخرى أو بعض خصائص المكونات العشوائية في جهاز PUF. وذلك لأن الاستجابة تنشأ من تفاعل معقد بين التحدي والعديد من المكونات العشوائية أو جميعها. بعبارة أخرى، بالنظر إلى تصميم نظام PUF، وبدون معرفة جميع الخصائص الفيزيائية للمكونات العشوائية، تكون معاملات الاستجابة للتحديات غير قابلة للتنبؤ بدرجة كبيرة. إن الجمع بين عدم إمكانية الاستنساخ الفيزيائي والرياضي يجعل جهاز PUF غير قابل للاستنساخ فعلاً. [ 19 ] [ 22 ]

تجدر الإشارة إلى أن وحدة PUF "غير قابلة للاستنساخ" باستخدام نفس التنفيذ المادي، ولكن بمجرد استخراج مفتاح PUF، لا توجد عادةً مشكلة في استنساخ المفتاح - وهو ناتج PUF - باستخدام وسائل أخرى. بالنسبة لوحدات PUF الموسعة ، التي سيتم تعريفها لاحقًا، يمكن في بعض الحالات تدريب شبكة عصبية على أزواج التحدي والاستجابة المرصودة واستخدامها للتنبؤ بالاستجابات غير المرصودة - ومع ذلك، قد يكون لهذا تأثير محدود اعتمادًا على قوة وحدة PUF وعدم القدرة على التنبؤ بها. [ 23 ]

بفضل هذه الخصائص، يمكن استخدام وحدات PUF كمعرّف فريد وغير قابل للتلاعب للأجهزة. كما يمكن استخدامها لتوليد المفاتيح وتخزينها بشكل آمن، وكمصدر للعشوائية .

تصنيف

واسع النطاق / محدود النطاق (قوي / ضعيف)

  • تم إهمال مصطلحات PUF القوية / الضعيفة ، لأن مصطلح "PUF الضعيف" لا يصف بشكل صحيح خاصية PUF؛ ISO/IEC 20897 يعرف مصطلحات PUF على أنها PUF واسعة النطاق ، PUF محصورة .
  • يمكن اعتبار وحدات PUF المحصورة نوعًا من الذاكرة التي تُهيأ عشوائيًا أثناء تصنيعها. يُمكن اعتبار التحدي عنوانًا داخل الذاكرة، والاستجابة القيمة العشوائية المخزنة في ذلك العنوان. وبهذه الطريقة، يتناسب عدد أزواج التحدي والاستجابة الفريدة (CRPs) تناسبًا طرديًا مع عدد العناصر العشوائية في وحدة PUF. تتمثل ميزة هذه الوحدات في كونها مصادر عشوائية حقيقية ، وبالتالي فهي محصنة ضد هجمات التعلم الآلي. أما نقطة ضعفها فتكمن في صغر عدد أزواج التحدي والاستجابة، والتي يُمكن استنفادها إما من قِبل مُهاجم قادر على فحص وحدة PUF مباشرةً، أو أثناء بروتوكولات المصادقة عبر قنوات غير آمنة، وفي هذه الحالة يتعين على المُدقِّق تتبع التحديات المعروفة للمُهاجم. لهذا السبب، يُعدّ الاستخدام الرئيسي لوحدات PUF المحصورة مصدرًا للعشوائية اللازمة لاشتقاق مفاتيح التشفير.
  • تُعدّ أنظمة PUFs واسعة النطاق أنظمةً تُجري عمليات حسابية بناءً على بنيتها الداخلية. ويتزايد عدد عناصر CRP الفريدة فيها بوتيرة أسرع من التناسب الخطي مع ازدياد عدد العناصر العشوائية، وذلك بسبب التفاعلات بين هذه العناصر. وتكمن الميزة في إمكانية جعل فضاء عناصر CRPs واسعًا بما يكفي لجعل استنفاده شبه مستحيل، وتقليل احتمالية تصادم عنصرين مختارين عشوائيًا من هذا الفضاء، مما يسمح للجهة المُدقِّقة بعدم تتبُّع العناصر المُستخدَمة، بل باختيارها عشوائيًا من الفضاء. ومن المزايا الأخرى إمكانية تخزين العشوائية ليس فقط داخل العناصر، بل أيضًا داخل تفاعلاتها، والتي قد لا يُمكن قراءتها مباشرةً في بعض الأحيان. أما نقطة الضعف، فتكمن في إعادة استخدام العناصر نفسها وتفاعلاتها في تحديات مختلفة، مما يُتيح إمكانية استخلاص بعض المعلومات حول العناصر وعلاقاتها، واستخدامها للتنبؤ برد فعل النظام تجاه التحديات غير المُلاحَظة.

ضمني / صريح

تُصنع جميع تطبيقات وحدة PUF معينة داخل جهاز معين بشكل موحد باستخدام عمليات قابلة للتطوير. على سبيل المثال، عند إنتاج معالج تشفير قائم على شريحة سيليكون، يتم تصنيع العديد من المعالجات على نفس رقاقة السيليكون. تُطبق معدات التصنيع نفس العمليات على جميع الشرائح الموجودة على الرقاقة، وتسعى جاهدةً لجعلها قابلة للتكرار قدر الإمكان لضمان أداء وموثوقية عاليين ومتوقعين في جميع الشرائح. مع ذلك، يجب توليد بعض العشوائية لجعل وحدة PUF فريدة في كل شريحة.

  • يتم إنشاء عشوائية PUF الصريحة بشكل صريح في عملية تقنية منفصلة. وهذا يُعد عيبًا لأن العملية المنفصلة تفرض تكاليف إضافية، ولأن الشركة المصنعة قد تستبدل هذه العملية المنفصلة عمدًا بعملية أخرى، مما قد يقلل من العشوائية ويؤثر سلبًا على خصائص الأمان.
  • تستغل تقنية PUF الضمنية عيوب التقنية كمصدر للعشوائية، وذلك بتصميم وحدة PUF كجهاز يتأثر أداؤه بشدة بهذه العيوب، بدلاً من أن يكون بمنأى عنها كما هو الحال في الدوائر الإلكترونية التقليدية، وتصنيعها بالتزامن مع باقي مكونات الجهاز. ولأن مصانع الرقائق لا تستطيع التغلب على عيوب التقنية، رغم وجود حافز اقتصادي قوي لديها لتصنيع رقائق ذات أداء وموثوقية أعلى، فإن هذه التقنية توفر بعض الحماية من التلاعب الخفي في وحدات PUF. ويمكن كشف التلاعب الخفي في وحدات PUF عن طريق التلاعب بأقنعة الطباعة الحجرية من خلال الهندسة العكسية للأجهزة الناتجة. ويجعل تصنيع وحدة PUF كجزء من باقي مكونات الجهاز منها أرخص من وحدات PUF الصريحة.

جوهري / خارجي

  • تعتمد وحدات PUF الخارجية على أجهزة استشعار لقياس النظام الذي يحتوي على العشوائية. وتُعدّ هذه الأجهزة نقطة ضعف، إذ يُمكن استبدالها بأجهزة وهمية تُرسل القياسات المطلوبة.
  • تتأثر عملية PUF الجوهرية بالعشوائية الموجودة داخل النظام نفسه.

الأنواع

تم اقتراح أكثر من 40 نوعًا من وحدات PUF. [ 24 ] تتراوح هذه الأنواع بين وحدات PUF التي تقيّم عنصرًا جوهريًا في نظام إلكتروني متكامل موجود مسبقًا [ 25 ] ، ومفاهيم تتضمن إدخال توزيعات جسيمات عشوائية على سطح الأجسام المادية للتحقق من صحتها. [ 26 ] تخضع جميع وحدات PUF لتغيرات بيئية مثل درجة الحرارة، وجهد التغذية، والتداخل الكهرومغناطيسي ، مما قد يؤثر على أدائها. لذلك، بدلًا من أن تكون عشوائية فحسب، تكمن القوة الحقيقية لوحدة PUF في قدرتها على الاختلاف بين الأجهزة، وفي الوقت نفسه الحفاظ على ثباتها في ظل ظروف بيئية مختلفة على الجهاز نفسه.

معايير تقييم PUF

تُستخدم عدة معايير تقييم شائعة لتقييم جودة وظيفة غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا (PUF). عادةً ما تكون هذه المعايير إحصائية بطبيعتها، وتُستخدم لمقارنة الاستجابات بين الأجهزة، وبين التحديات، وعلى مر الزمن. وتشمل هذه المعايير مقاييس التفرد، والموثوقية، والانتظام، وعدد البتات المستقلة الفعال (ENIB)، وما إلى ذلك. [ 2 ]

مسافة هامينغ الكسرية (fHD)

مسافة هامينغ الكسرية (fHD) هي مقياس شائع الاستخدام لتحديد الفرق بين استجابتين ثنائيتين. [ 27 ] [ 28 ] وهي تُعرَّف على النحو التالي:

وحد(أ،ب)=1أب∑أنا=1أ∑ج=1ب(أ⊕ب)أناج{\displaystyle fHD(A,B)={\frac {1}{ab}}\sum _{I=1}^{a}\sum _{J=1}^{b}(A\oplus B)_{IJ}}

حيث A و B مصفوفتان ثنائيتان تمثلان استجابتين، و a و b هما بُعدا هاتين المصفوفتين، و⊕ يرمز إلى عملية XOR الثنائية. يُجرى الجمع على جميع مواضع البكسل I (1, 2, ..., a ) و J (1, 2, ..., b ) في المصفوفتين. تُعطي النتيجة مقياسًا معياريًا للتشابه بين المصفوفتين، يتراوح من 0 (متطابقتان) إلى 1 (مختلفتان تمامًا). [ 2 ]

عملياً، غالباً ما يتم تطبيق fHD على مجموعات من الاستجابات. على سبيل المثال، في تحليل موثوقية PUF داخل العينة، يتم حساب fHD عبر القياسات المتكررة (مجموعة "C")، ويتم الإبلاغ عن متوسط ​​قيمة fHD كقيمة الموثوقية.

رجل فريد

التفرد هو مقياس لمدى اختلاف استجابات نماذج PUF المختلفة. ويُقاس عادةً بمتوسط ​​مسافات هامينغ الجزئية بين الأجهزة (inter-fHD). يُستخدم التفرد بشكل شائع في الأدبيات العلمية. [ 29 ] [ 30 ] ويُعطى بالصيغة التالية:

μ2=1(شمال2)∑x=1شمال-1∑y=x+1شمالوحد(دx،دy){\displaystyle \mu _{2}={\frac {1}{\binom {N}{2}}}\sum _{x=1}^{N-1}\sum _{y=x+1}^{N}fHD(D_{x},D_{y})}

حيث μ 2 هو المتوسط ​​بين أجهزة fHD، وN هو عدد الاستجابات بين الأجهزة، و D x و D y هما مصفوفتان من مجموعة الاستجابات بين الأجهزة { D }. وبالتالي، فإن N هو أيضًا العدد الإجمالي للمصفوفات في المجموعة { D }. [ 2 ] [ 31 ]

يتم التعبير عن المعامل الذي يُعرف عادةً باسم "التفرد" على النحو التالي:

يونأناquهـنهـss=μ2×100%{\displaystyle Uniqueness=\mu _{2}\times 100\%}

القيمة المثالية لـ μ 2 هي 0.5. وهذا يشير إلى أنه في المتوسط، تنتج مثيلات PUF المختلفة استجابات تختلف في 50٪ من بتاتها، مما يدل على كل من العشوائية والتفرد.

مصداقية

الموثوقية، التي تُذكر عادةً إلى جانب التجانس، هي مقياس لمدى اتساق استجابات وحدة معالجة البيانات (PUF) عند تطبيق التحدي نفسه عدة مرات. ويتم قياسها كميًا بواسطة متوسط ​​مسافة هامينغ الجزئية داخل الجهاز (intra-fHD)، والتي تُعبر عنها بالصيغة التالية:

μ1=1(شمال2)∑x=1شمال-1∑y=x+1شمالوحد(جx،جy){\displaystyle \mu _{1}={\frac {1}{\binom {N}{2}}}\sum _{x=1}^{N-1}\sum _{y=x+1}^{N}fHD(C_{x},C_{y})}

حيث μ 1 هو المتوسط ​​داخل fHD، و N هو عدد القياسات المتكررة، و C x و C y عبارة عن مصفوفات من مجموعة الجهاز الداخلية { C }.

يتم تعريف الموثوقية على النحو التالي:

Rهـلأناأبأنالأناتy=(1-μ1)×100%{\displaystyle الموثوقية = (1 - μ₁) × 100%}

من الناحية المثالية، ينبغي أن تكون قيمة μ1 تساوي صفرًا، مما يشير إلى أن القياسات المتكررة لنفس وحدة PUF تُنتج استجابات متطابقة. مع ذلك، عمليًا، يصعب تحقيق متوسط ​​داخل fHD يساوي صفرًا للمعرّفات ذات الحجم المعقول نظرًا لعوامل مثل التشويش، وأخطاء المحاذاة، وغيرها من التأثيرات البيئية، التي تزيد من قيمة المتوسط ​​الملحوظ داخل fHD. [ 2 ] [ 31 ]

التناسق

يقيس التوحيد نسبة الأصفار والآحاد في المخرج الثنائي لـ PUF، ويشار إليه أيضًا باسم " وزن هامينغ " أو "الانحياز". تشير قيمة 0.5 (50٪) إلى أقصى إنتروبيا، حيث يكون احتمال أن تكون كل بتة من بتات الإخراج 0 أو 1 متساويًا.

رياضياً، بالنسبة لمصفوفة ثنائية D_n ذات صفوف a وأعمدة b ، حيث D_{n,I,J } تشير إلى قيمة البكسل عند الإحداثيات (I,J) ، يتم تعريف تجانس استجابة PUF واحدة على النحو التالي:

يون=1أ⋅ب∑أنا=1أ∑ج=1بدن،أنا،ج{\displaystyle U_{n}={\frac {1}{a\cdot b}}\sum _{I=1}^{a}\sum _{J=1}^{b}D_{n,I,J}}

وبالتالي، فإن التجانس العام لمجموعة من N استجابة PUF هو:

يو=1شمال∑ن=1شماليون{\displaystyle U={\frac {1}{N}}\sum _{n=1}^{N}U_{n}}

هنا،يون{\displaystyle U_{n}}هو رقم بين 0 و1 يمثل متوسط ​​قيمة البكسل في المصفوفة. المجموعة{د}{\displaystyle \{D\}}يُستخدم أحيانًا لتحليل التجانس عبر أجهزة متعددة. [ 2 ]

عدد البتات المستقلة الفعال

يقيس عدد البتات المستقلة الفعال (ENIB) كمية المعلومات الفريدة وغير المترابطة في استجابة PUF. تشير قيم ENIB العالية إلى انخفاض التكرار وارتفاع الإنتروبيا عبر المخرج.

يتم تعريفها رياضياً على النحو التالي:

شمال=μ2(1-μ2)σ22{\displaystyle N={\frac {\mu _{2}(1-\mu _{2})}{\sigma _{2}^{2}}}}

أينشمال{\displaystyle N}هو ENIB،μ2{\displaystyle \mu _{2}}يمثل متوسط ​​توزيع مسافة هامينغ بين الجرعات (inter-fHD)، وσ2{\displaystyle \sigma _{2}}هو انحرافه المعياري (معσ22{\displaystyle \sigma _{2}^{2}}(تمثيل التباين).

في بعض المراجع، يُشار إلى هذا المقياس أيضًا باسم درجات حرية استجابة PUF. [ 32 ] [ 2 ]

قرر

يقيس مقياس قابلية التمييز مدى قدرة وحدة PUF على التمييز بين الأجهزة المختلفة. تشير القيم الأعلى إلى أن استجابات وحدة PUF قابلة للفصل بشكل أكثر موثوقية، بينما تعني القيمة صفر عدم وجود ميزات مميزة، مما يجعل وحدة PUF غير فعالة.

يتم تعريفها رياضياً على النحو التالي:

د′=|μ1-μ2|σ12+σ222{\displaystyle d'={\frac {|\mu _{1}-\mu _{2}|}{\sqrt {\frac {\sigma _{1}^{2}+\sigma _{2}^{2}}{2}}}}}

أيند′{\displaystyle d'}يمثل قابلية الحسم،μ1{\displaystyle \mu _{1}}هو متوسط ​​توزيع مسافة هامينغ داخل الكسر (داخل-fHD)،μ2{\displaystyle \mu _{2}}هو متوسط ​​التوزيع بين قيم fHD،σ1{\displaystyle \sigma _{1}}يمثل الانحراف المعياري لقيم كثافة الدم داخل المجموعة، وσ2{\displaystyle \sigma _{2}}يمثل الانحراف المعياري لقيم fHD بين الأفراد. [ 33 ] [ 2 ]

تصحيح الأخطاء

في العديد من التطبيقات، من المهم أن يكون الناتج مستقرًا. إذا استُخدمت وحدة التشفير الفيزيائية (PUF) كمفتاح في خوارزميات التشفير، فمن الضروري إجراء تصحيح للأخطاء لتصحيح أي أخطاء ناتجة عن العمليات الفيزيائية الأساسية، وإعادة بناء المفتاح نفسه تمامًا في كل مرة تحت جميع ظروف التشغيل. من حيث المبدأ، هناك مفهومان أساسيان: رمز تصحيح الأخطاء قبل المعالجة ورمز تصحيح الأخطاء بعد المعالجة (ECC). [ 34 ] [ 35 ]

تزيد وحدات تصحيح الأخطاء المدمجة في الشريحة من حجم الشريحة واستهلاك الطاقة ووقت معالجة البيانات؛ كما أنها تُعرّضها لهجمات تحليل الطاقة التي تحاول نمذجة وحدة PUF رياضيًا. في المقابل، لا تتطلب بعض تصميمات PUF، مثل EC-PUF، وحدة تصحيح أخطاء مدمجة. [ 3 ]

تم تطوير استراتيجيات تؤدي إلى زيادة موثوقية وحدة التخزين الفيزيائية الثابتة (SRAM PUF) بمرور الوقت دون التأثير سلبًا على معايير الجودة الأخرى لوحدة التخزين الفيزيائية الثابتة مثل الأمان والكفاءة. [ 36 ]

أظهرت الأبحاث التي أجريت في جامعة كارنيجي ميلون حول تطبيقات PUF المختلفة أن بعض تقنيات تقليل الأخطاء قللت من الأخطاء في استجابة PUF بنسبة تتراوح بين 70% و100%. [ 37 ]

اقترحت الأبحاث التي أجريت في جامعة ماساتشوستس أمهيرست لتحسين موثوقية المفاتيح المولدة بواسطة وحدة الذاكرة الفيزيائية القابلة للبرمجة (PUF) في ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) تقنية لتصحيح الأخطاء لتقليل معدل الخطأ. [ 38 ]

تُستخدم طرق التشفير المشتركة بين الموثوقية والسرية القائمة على التشفير التحويلي للحصول على موثوقية أعلى بكثير لكل بت يتم توليده من وحدة PUF بحيث تكفي رموز تصحيح الأخطاء منخفضة التعقيد مثل رموز BCH لتلبية قيد احتمالية خطأ الكتلة وهو خطأ بت واحد من بين مليار بت. [ 39 ]

تُستخدم رموز القطبية المتداخلة لتكميم المتجهات وتصحيح الأخطاء معًا. ويُعدّ أداؤها مثاليًا تقاربيًا من حيث الحد الأقصى لعدد البتات السرية المُولّدة، والحد الأدنى من المعلومات الخاصة المُسرّبة حول مخرجات PUF، والحد الأدنى من مساحة التخزين المطلوبة، وذلك بالنسبة لطول كتلة مُحدد. وقد تبيّن أن مخطط الالتزام الضبابي والمستخلصات الضبابية ليست مثالية من حيث الحد الأدنى من مساحة التخزين. [ 17 ]

التوافر

  • يمكن ترخيص تقنية PUF من عدة شركات بما في ذلك eMemory ، [ 40 ] أو شركتها التابعة، PUFsecurity ، [ 41 ] Enthentica، [ 42 ] ICTK، Intrinsic ID، [ 43 ] Invia، QuantumTrace، Granite Mountain Technologies، [ 44 ] Secure-IC [ 45 ] وVerayo.
  • تم تطبيق تقنية PUF في العديد من منصات الأجهزة، بما في ذلك Microsemi SmartFusion2، [ 46 ] وNXP SmartMX2، [ 47 ] وCoherent Logix HyperX، وInsideSecure MicroXsafe، و Altera Stratix 10، [ 48 ] وRedpine Signals WyzBee، وXilinx Zynq Ultrascale+. [ 49 ]

نقاط الضعف

في عام 2011، أظهرت أبحاث جامعية أن تطبيقات PUF القائمة على التأخير عرضة لهجمات القنوات الجانبية [ 50 ] [ 51 ] ، وأوصت باستخدام تدابير مضادة في التصميم لمنع هذا النوع من الهجمات. كما أن التنفيذ غير السليم لـ PUF قد يُدخل " أبوابًا خلفية " إلى نظام آمن. [ 52 ] [ 53 ] في يونيو 2012، ادعى دومينيك ميرلي، العالم في معهد فراونهوفر للأبحاث في مجال الأمن التطبيقي والمتكامل (AISEC)، أن PUF يُضيف نقاط دخول إضافية لاختراق نظام التشفير، وأن هناك حاجة إلى مزيد من البحث في ثغرات PUF قبل استخدامها في التطبيقات العملية المتعلقة بالأمن. [ 54 ] جميع الهجمات المذكورة تستهدف PUFs المُنفذة في أنظمة غير آمنة، مثل FPGA أو ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM). من المهم أيضاً ضمان ملاءمة البيئة لمستوى الأمان المطلوب، [ 34 ] وإلا فقد تكون الهجمات التي تستغل تغيرات درجة الحرارة وغيرها من العوامل ممكنة. [ 55 ]

في عام ٢٠١٥، زعمت بعض الدراسات إمكانية اختراق أنواع معينة من وحدات PUF باستخدام معدات منخفضة التكلفة في غضون أجزاء من الثانية. وقد أثبت فريق من جامعة روهر في بوخوم، ألمانيا، طريقةً لإنشاء نموذج لوحدات PUF من نوع XOR arbiter، وبالتالي القدرة على التنبؤ باستجابتها لأي نوع من التحديات. تتطلب طريقتهم ٤ عمليات CRP فقط، والتي لا تستغرق أكثر من ٢٠٠ مللي ثانية حتى على الأجهزة ذات الموارد المحدودة. وباستخدام هذه الطريقة وجهاز بقيمة ٢٥ دولارًا أو هاتف ذكي مزود بتقنية NFC، تمكن الفريق من استنساخ بطاقات RFID القائمة على وحدات PUF والمخزنة في محفظة المستخدمين أثناء وجودها في جيبهم الخلفي. [ ٥٦ ]

هجمات التعلم الآلي القابلة للإثبات

تتراوح الهجمات المذكورة أعلاه بين الهجمات التطفلية، على سبيل المثال [ 57 ] ، والهجمات غير التطفلية. [ 56 ] ومن أبرز أنواع الهجمات غير التطفلية هجمات التعلم الآلي . [ 56 ] منذ بداية عصر وظائف PUF، كان هناك شك في مدى قابلية هذه الوظائف لهذا النوع من الهجمات. [ 58 ] ونظرًا لقلة التحليلات الشاملة والبراهين الرياضية لأمان وظائف PUF، فقد ظهرت في الأدبيات هجمات مخصصة ضدها. ونتيجة لذلك، فإن التدابير المضادة المقدمة لمواجهة هذه الهجمات أقل فعالية. وفي هذا السياق، طُرح التساؤل عما إذا كان من الممكن اعتبار وظائف PUF دوائر يصعب اختراقها. [ 59 ] واستجابةً لذلك، تم اقتراح إطار رياضي، حيث تم تقديم خوارزميات تعلم آلي قابلة للإثبات ضد العديد من عائلات وظائف PUF المعروفة. [ 60 ]

إلى جانب إطار عمل التعلم الآلي القابل للإثبات هذا، ولتقييم أمان وحدات PUF ضد هجمات التعلم الآلي، أُعيد تقديم خوارزميات اختبار الخصائص في مجتمع أمن الأجهزة وأُتيحت للعموم. [ 61 ] [ 62 ] تعود جذور هذه الخوارزميات إلى مجالات بحثية راسخة، وهي اختبار الخصائص ، ونظرية التعلم الآلي ، والتحليل المنطقي .

يمكن تطبيق هجمات التعلم الآلي على وحدات PUF أيضًا، لأن معظم طرق المعالجة المسبقة واللاحقة المستخدمة حتى الآن تتجاهل تأثير الارتباطات بين مخرجات دوائر PUF. على سبيل المثال، يُعد الحصول على بت واحد من خلال مقارنة مخرجي مذبذب حلقي طريقةً لتقليل الارتباط. مع ذلك، لا تُزيل هذه الطريقة جميع الارتباطات. لذلك، تُطبَّق التحويلات الكلاسيكية من أدبيات معالجة الإشارات على مخرجات دوائر PUF الخام لإزالة الارتباطات بينها قبل تكميم المخرجات في مجال التحويل لتوليد متواليات بتية. يمكن أن تساعد طرق إزالة الارتباط هذه في التغلب على تسريبات المعلومات القائمة على الارتباط حول مخرجات PUF حتى في حالة تغير درجة الحرارة المحيطة وجهد التغذية. [ 63 ]

رغوة البولي يوريثان البصرية

تعتمد وظائف الاستنساخ الفيزيائي الضوئية (OPUFs أو O-PUFs) على وسط تشتت ضوئي عشوائي متعدد، يعمل كرمز مميز. [ 11 ] توفر وظائف الاستنساخ الفيزيائية الضوئية نهجًا واعدًا لتطوير أنظمة مصادقة الكيانات التي تتميز بالمتانة ضد العديد من الهجمات المذكورة سابقًا. ومع ذلك، لا يمكن ضمان أمانها ضد هجمات المحاكاة إلا في حالة القراءة الكمومية (انظر أدناه)، أو عندما تكون قاعدة بيانات أزواج التحدي والاستجابة مشفرة بطريقة ما. [ 64 ]

يمكن تصنيع وحدات البولي يوريثان البصرية بسهولة بالغة: فمثلاً، يكاد يكون من المستحيل استنساخ طلاء يحتوي على بريق، أو طلاء معدني، أو سطح مصقول يتم الحصول عليه عن طريق السفع الرملي. يتغير مظهرها تبعاً لزاوية الرؤية والإضاءة. يتطلب توثيق وحدة البولي يوريثان البصرية التقاط صور فوتوغرافية لها. قد يكون ذلك لقياس سطوع عدة أجزاء منها. ثم تُقارن الصور الملتقطة بمعرف قاعدة بيانات يتم إنشاؤه في مرحلة "التسجيل". يمكن استكمال هذا الالتقاط بصور إضافية إما من زاوية رؤية أخرى، أو تحت إضاءة مختلفة للتحقق من أن ذلك يؤدي إلى تغيير في مظهر وحدة البولي يوريثان.

استكشفت الأبحاث الحديثة طرقًا لتحسين متانة وطول عمر وحدات PUF البصرية في ظل ظروف بيئية متغيرة. أحد هذه الأساليب يتمثل في تحويل المدخلات المُكتسبة بصريًا إلى صور ثنائية لتقليل تأثير التشويش والوهج، مما يزيد من اتساق نتائج المصادقة بمرور الوقت. [ 65 ]

يمكن استخدام مجموعة متنوعة من معايير الجودة، مثل التفرد والموثوقية والعشوائية، لتقييم وحدات PUF البصرية؛ ومع ذلك، نظرًا لأن معظم وحدات PUF الإلكترونية (E-PUFs) مستقلة وموزعة توزيعًا متطابقًا (IID)، فإن مقاييسها تميل إلى الاعتماد على افتراضات قائمة على المتوسط. غالبًا ما تخالف وحدات PUF البصرية هذه الافتراضات، لذا يجب توخي الحذر عند تفسير مقاييس مثل الموثوقية. pyopticalpufتم تطوير مجموعة أدوات قائمة على لغة بايثون، لتسهيل تقييم وحدات PUF المصورة بصريًا بشكل أكثر توحيدًا وقابلية للتكرار، وهي متاحة للعموم على منصة GitHub. [ 2 ] [ 66 ]

يمكن القيام بذلك باستخدام الهاتف الذكي، دون معدات إضافية، باستخدام الوسائل البصرية لتحديد موضع الهاتف الذكي بالنسبة إلى PUF.

تشير الدراسات النظرية إلى أن وحدات PUF البصرية ذات الوسائط متعددة التشتت غير الخطية قد تكون أكثر متانة من نظيراتها الخطية في مواجهة احتمالية استنساخ الوسط. [ 67 ]

تاريخ O-PUF

بدأ تطوير الدوال الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ الضوئية بأطروحة الدكتوراه التي قدمها رافي بابو في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 2001، تلتها دراسة رائدة نُشرت في مجلة ساينس عام 2002 ، والتي قدمت التشتت الحجمي الناتج عن الليزر كأساس للاستجابات الضوئية غير القابلة للاستنساخ. [ 68 ] [ 69 ] ومع ظهور هذا المجال، وصفت أطروحة الماجستير التي قدمها بليز جاسيند عام 2002 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الدوال العشوائية الفيزيائية القائمة على السيليكون، مما أدى إلى انقسام فوري في هذا المجال نحو أول نوع من أنواع الدوال الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ. [ 70 ] وقد أرست هذه الأعمال الأولية الأساس لهذا المجال، وأرست مفاهيم أساسية مثل زوج التحدي والاستجابة.

استنادًا إلى أعمال O-PUF، ساهم باحثون في مختبرات أبحاث فيليبس في هولندا بتطورات نظرية مهمة: قدم تويلز وآخرون (2004) [ 71 ] تحليلًا أمنيًا لـ PUFs، وطور إغناتينكو وآخرون (2006) [ 72 ] طرقًا لتقدير معدلات الأمان، وقدم كورساوي وآخرون (2009) فكرة PUFs القابلة لإعادة التكوين للتخزين المقاوم للتلاعب. [ 73 ]

لاحقًا، أعاد روهرماير وزملاؤه في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ إحياء هذا المجال بأعمال مثل " إعادة تحميل وحدات PUF البصرية " (2013) والمراجعة الشاملة "وحدات PUF في لمحة" (2014) التي تناولت التعريفات الأساسية للمجال. [ 74 ] [ 75 ] وتلت ذلك موجة ثانية من التطبيقات البصرية: فقد أظهر كاو وزملاؤه (2017) إمكانية تحديد الهوية باستخدام العيوب في المواد ثنائية الأبعاد، واقترح ميسارتاكيس وزملاؤه (2018) وحدة PUF متعددة الأنماط تعتمد على دليل موجي بصري، وأعاد كيم وزملاؤه (2022) النظر في الركائز المصنوعة من الحرير لوحدات O-PUF الخالية من العدسات، وأبلغ نوسينتيني وزملاؤه (2024) عن بنى PUF متعددة المستويات بصرية بالكامل، وساهمت العديد من الأبحاث الأخرى في تنويع هذا المجال. [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]

تُجسّد هذه الإنجازات مجتمعةً تطور تقنية O-PUFs من النماذج الأولية القائمة على التشتت الضوئي إلى مجموعة متنوعة من تقنيات التعريف البصري. فبينما بدأ هذا المجال بتوليد أنظمة أمان تعتمد على الليزر، تشير الأعمال الحديثة إلى تنويعها لتشمل تقنية O-PUFs القائمة على نطاق واسع من خصائص المواد، بدءًا من الاستقطاب وصولًا إلى المواد النانوية. إضافةً إلى ذلك، وفّر تطور تكنولوجيا الهواتف الذكية مجالًا جديدًا للتوسع في هذا المجال، مع تركيز كبير على تطوير تقنية O-PUFs سهلة الاستخدام للمستهلكين لأغراض المصادقة. [ 80 ]

وظيفة كيميائية غير قابلة للاستنساخ

تُشابه الوظائف الكيميائية غير القابلة للاستنساخ (CUFs) الوظائف الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ، ولكنها تعتمد على التفاعلات الكيميائية. وحتى مايو 2026، لم يُقدَّم سوى نوع واحد من هذه الوظائف، وهو وظيفة تعتمد على الحمض النووي (DNA) من قِبَل لوشر وآخرون [ 81 ] . تعتمد هذه الوظيفة على مجموعات من جزيئات الحمض النووي (DNA) العشوائية جزئيًا، والتي تُنتج مُخرَجًا ثابتًا (قراءات تسلسل الحمض النووي) عند إدخال مُخرَج (إجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل PCR باستخدام بادئات مُحدَّدة ). ونظرًا للتعديلات الكيميائية المُطبَّقة على نهايات الجزيئات، فإن مجموعة الحمض النووي هذه غير قابلة للاستنساخ أو التسلسل، وحتى مع معرفة تامة بالتسلسلات المُكوِّنة للمجموعة، لن يكون من الممكن إعادة تركيبها نظرًا لعدد التسلسلات الفريدة (100 مليون في التطبيق الحالي). وبالتالي، فإن الهندسة العكسية غير ممكنة عمليًا. [ 81 ]

تشمل التطبيقات المقترحة توثيق الأعمال الفنية ووضع علامات مضادة للتزييف على الأدوية من خلال تطبيق مجموعات الحمض النووي على جرعات الأدوية الفردية نفسها. [ 82 ] ونظرًا لأن التحقق من العينة يتطلب معدات مخبرية ويستغرق عدة ساعات، فإن تقنية CUF القائمة على مجموعات الحمض النووي غير قابلة للتطبيق حاليًا في المجالات الحساسة للوقت مثل التشفير الرقمي. [ 83 ] [ 84 ]

إسفنج مزدوج من البولي يوريثان

تم إثبات وجود أزواج من وحدات PUF المترابطة فيزيائيًا، والتي تُعرف عادةً باسم وحدات PUF التوأمية ، في منصات فيزيائية مختلفة، بما في ذلك وحدات PUF الإلكترونية القائمة على أنابيب الكربون النانوية [ 85 ] ووحدات PUF المشتتة ضوئيًا [ 86 ] . تُمكّن هذه الأزواج المترابطة جهازين من توليد استجابات مترابطة للغاية، والتي يمكن تحويلها إلى مفتاح تشفير مشترك باستخدام توفيق المعلومات وتضخيم الخصوصية [ 87 ] . يمكن دمج وحدات PUF الضوئية التوأمية في شبكات توزيع المفاتيح الكمومية، كآلية لإنشاء مفتاح سري أولي مشترك مسبقًا بين مستخدمين موثوقين، دون الاعتماد على افتراضات حسابية أو أطراف ثالثة موثوقة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 مايس، رويل (2013)، "الدوال غير القابلة للاستنساخ فيزيائيًا: الخصائص"، الدوال غير القابلة للاستنساخ فيزيائيًا ، برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ، ص 49-80 ، doi : 10.1007/978-3-642-41395-7_3 ، ISBN  978-3-642-41394-0
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 مان-أندروز، إيلا؛ ماكغراث، توماس؛ هاليداي، بليك؛ يونغ، روبرت ج. (2025). "دليل لتقييم الوظائف غير القابلة للاستنساخ فيزيائيًا والمصورة بصريًا لأغراض المصادقة" . مراجعات الفيزياء التطبيقية . 12 (2) 021314. Bibcode : 2025ApPRv..12b1314M . doi : 10.1063/5.0253691 .
  3. ١-٢ كمال ، كمال ي.؛ موريسان، رادو (٢٠١٩). "وظيفة الإشارة المختلطة غير القابلة للاستنساخ فعليًا باستخدام خلايا سعوية CMOS" . IEEE Access . ٧ : ١٣٠٩٧٧-١٣٠٩٩٨ . Bibcode : 2019IEEEA...7m0977K . doi : 10.1109/ACCESS.2019.2938729 . hdl : 10214/17525 . ISSN 2169-3536 . S2CID 202766809 .  
  4. ↑ نوزاكي، يوسوكي؛ يوشيكاوا، ماسايا (مايو 2019). "إجراءات مضادة لوظيفة مادية خفيفة الوزن غير قابلة للاستنساخ ضد هجوم القناة الجانبية". مؤتمر الأمن السيبراني والأدلة الجنائية الرقمية لعام 2019 (CCC) . ملبورن، أستراليا: IEEE. الصفحات 30-34 . doi : 10.1109/CCC.2019.00-13 . ISBN  978-1-7281-2600-5. S2CID 203655491 . 
  5. ↑ جوزيا، جي جي (2020). CCAP: وظيفة جديدة غير قابلة للاستنساخ المادي (PUF) لحماية إنترنت الأشياء (IoT) والأنظمة المدمجة الأخرى القائمة على FPGA . بروكويست (دكتوراه). بروكويست 2406630562 . 
  6. ↑ ليبس، كريستوف؛ ماليكارجون، ساشينكومار بافيكاتي؛ ستروف، ماتياس؛ هاينز، كريستوفر؛ غريم، كريستوف؛ شوتين، هانز ديتر (يونيو 2020). "الحفاظ على خصوصية الشبكات الخاصة: قنوات PUF آمنة، وأمن الطبقة الفيزيائية من خلال ملفات تعريف القنوات المحسّنة بالانحدار الخطي" . المؤتمر الدولي الثالث لعام 2020 حول ذكاء البيانات وأمنها (ICDIS) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 93-100 . doi : 10.1109/icdis50059.2020.00019 . ISBN  978-1-7281-9379-3. S2CID 231683963 . 
  7. ↑ DW Bauder، "مفهوم مكافحة التزييف لأنظمة العملات"، تقرير بحثي PTK-11990. مختبرات سانديا الوطنية. ألبوكيرك، نيو مكسيكو، 1983.
  8. ↑ جي. سيمونز، "نظام للتحقق من هوية المستخدم وتفويضه عند نقطة البيع أو الوصول"، كريبتولوجيا، المجلد 8، العدد 1، الصفحات 1-21، 1984.
  9. ↑ جي. سيمونز، "تحديد البيانات والأجهزة والمستندات والأفراد"، في مؤتمر كارناهان الدولي لتكنولوجيا الأمن التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، 1991، ص 197-218.
  10. ↑ ديفيد ناكاش وباتريس فريمانتو، جهاز تعريف غير قابل للتزوير، قارئ جهاز التعريف وطريقة التعريف، أغسطس 1992.
  11. 1 2 بابو، ر.؛ ريخت، ب.؛ تايلور، ج.؛ غيرشنفيلد، ن. (2002). "الدوال الفيزيائية أحادية الاتجاه" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 297 (5589): 2026-2030 . Bibcode : 2002Sci...297.2026P . doi : 10.1126/science.1074376 . hdl : 1721.1/45499 . PMID 12242435 . 
  12. ↑ بليز جاسيند، دواين كلارك، مارتن فان ديك، وسرينيفاس ديفاداس. الدوال العشوائية الفيزيائية للسيليكون. وقائع مؤتمر أمن الحاسوب والاتصالات، نوفمبر 2002
  13. ↑ كلارك، بيتر (22 فبراير 2013). "نداء لندن: تكنولوجيا الأمن تستغرق وقتًا" . إي إي تايمز . يو بي إم تك إلكترونيكس . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2013 .
  14. ↑ "إن إكس بي وإنترينسيك-آي دي ترفعان مستوى أمان الرقائق الذكية" . إي إي تايمز . يو بي إم تك إلكترونيكس. 21 يناير 2010. تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2013 .
  15. ↑ شركة Xilinx تتناول متطلبات الأمان الصارمة في الاجتماع السنوي الخامس لمجموعة العمل المعنية بمجموعة واسعة من التطبيقات
  16. ↑ intrinsic-id.com
  17. 1 2 غونلو، أ.؛ إسكان، أ.؛ سيدورينكو، ف.؛ وكريمر، ج. "إنشاءات برمجية للوظائف المادية غير القابلة للاستنساخ وأنظمة السرية البيومترية" ، معاملات IEEE في الطب الشرعي وأمن المعلومات، 15 أبريل 2019
  18. ↑ تويلز، بيم؛ شكوريتش، بوريس؛ كيفينار، توم (2007). الأمن مع البيانات المشوشة: القياسات الحيوية الخاصة، وتخزين المفاتيح الآمن، ومكافحة التزييف . سبرينغر. doi : 10.1007/978-1-84628-984-2 . ISBN 978-184628-983-5.
  19. 1 2 مايس، ر. (2013). الدوال غير القابلة للاستنساخ فيزيائيًا: الإنشاءات والخصائص والتطبيقات . سبرينغر. ISBN 978-3-642-41395-7.
  20. ↑ "نظرة عامة على تقنية PUF" .
  21. ↑ "مجلة البحوث الكهربائية والإلكترونية (JEER)" . www.academicedgepress.co.uk . تاريخ الاطلاع: 22 يوليو 2026 .
  22. ↑ C. Herder, L. Ren, M. van Dijk, MD. Yu, and S. Devadas, “Trapdoor Computational Fuzzy Extractors and Cryptographically-Secure Physical Unclonable Functions,” IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, January 2017.
  23. ↑ أ. فيجاياكومار، في سي باتيل، سي بي برادو، وإس كوندو، "PUF القوي المقاوم للتعلم الآلي: ممكن أم مجرد حلم بعيد المنال؟"، ندوة IEEE الدولية لعام 2016 حول أمن الأجهزة والثقة (HOST)، 2016.
  24. ↑ ماكغراث، توماس؛ باغجي، إبراهيم إي.؛ وانغ، زيمينغ إم.؛ روديغ، أوتز؛ يونغ، روبرت جيه. (2019). "تصنيف PUF" . مراجعات الفيزياء التطبيقية . 6 (11303): 011303. Bibcode : 2019ApPRv...6a1303M . doi : 10.1063/1.5079407 .
  25. ↑ هيلينسكي، ر.؛ أشاريا، د.؛ بلاسكويليك، ج. (2009). "دالة مادية غير قابلة للاستنساخ مُعرَّفة باستخدام تغيرات المقاومة المكافئة لنظام توزيع الطاقة". وقائع المؤتمر السنوي السادس والأربعين لأتمتة التصميم . الصفحات 676-681 . doi : 10.1145/1629911.1630089 . ISBN  978-1-60558-497-3. S2CID 2537549 . 
  26. ↑ تشونغ، سي إن؛ جيانغ، جيه؛ غو، إل. (2008). "مكافحة التزييف بنمط عشوائي". وقائع المؤتمر الدولي الثاني حول المعلومات والأنظمة والتقنيات الأمنية الناشئة (SECURWARE) : 146-153 .
  27. ↑ تشانغ، ت.؛ شو، ز.؛ تشانغ، ل.؛ تشن، ي.؛ فنغ، ز.؛ هو، ي.؛ هوانغ، ف.؛ وانغ، ب.؛ لي، د.؛ ياو، ي. (2021). "وظيفة فيزيائية غير قابلة للاستنساخ بفضل التصدع النانوي العشوائي". تقنيات المواد المتقدمة . 6 (6) 2001073. doi : 10.1002/admt.202001073 .
  28. ↑ إسيدير، أ.؛ كيريميتلر، ن.ب.؛ كالاي، م.؛ باستورك، أ.؛ أونسيس، م.س. (2022). "خصائص غير قابلة للاستنساخ عبر الرش الكهروستاتيكي للبوليمرات السائبة" . مجلة ACS للمواد البوليمرية التطبيقية . 4 (8): 5952-5964 . Bibcode : 2022AAPM....4.5952E . doi : 10.1021/acsapm.2c00803 .
  29. ↑ إسيدير، أ.؛ كاياجي، ن.؛ كيريميتلر، ن.ب.؛ كالاي، م.؛ شاهين، ف.؛ سيزر، ج.؛ كايا، م.؛ أونسيس، م.س. (2023). "وظائف غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا من الدرجة الغذائية" . مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 15 (35): 41373-41384 . Bibcode : 2023AAMI...1541373E . doi : 10.1021/ acsami.3c09035 . PMC 10485800. PMID 37615185 .  
  30. ↑ كاياجي، ن.؛ أوزدمير، ر.؛ كالاي، م.؛ كيريميتلر، ن.ب.؛ أوستا، هـ.؛ أونسيس، م.س. (2022). "وظائف عضوية باعثة للضوء غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا". مواد وظيفية متقدمة . 32 (14) 2108675. Bibcode : 2022AdvFM..3208675K . doi : 10.1002/adfm.202108675 .
  31. 1 2 مايتي، أ.؛ كيم، إ.؛ شومون، ب. (2012). "وظيفة مادية قوية غير قابلة للاستنساخ مع مجموعة محسّنة من التحدي والاستجابة". معاملات IEEE في الطب الشرعي وأمن المعلومات . 7 (1): 333-345 . Bibcode : 2012ITIF....7..333M . doi : 10.1109/TIFS.2011.2165540 .
  32. ↑ كيم، إم إس؛ لي، جي جي؛ ليم، جي دبليو؛ تشوي، إس؛ كيم، واي إل؛ سونغ، واي إم (2022). "إعادة النظر في الحرير: وظيفة بصرية فيزيائية غير قابلة للاستنساخ وخالية من العدسات" . نيتشر كوميونيكيشنز . 13 (1): 247. Bibcode : 2022NatCo..13..247K . doi : 10.1038/s41467-021-27278-5 . PMC 8752800. PMID 35017474 .  
  33. ↑ دوغمان، ج. (2009). "كيف يعمل التعرف على قزحية العين". في غونزاليس، ر.؛ وودز، ر. (محرران). الدليل الأساسي لمعالجة الصور . إلسيفير. ص 715-739 . 
  34. 1 2 كريستوف، بوهم (2012). الوظائف الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ في النظرية والتطبيق . سبرينغر.
  35. ↑ C. Bohm, M. Hofer, and W. Pribyl, "A microcontroller SRAM-PUF," in Network and System Security (NSS), 2011 5th International Conference September 2011, pp. 269–273.
  36. ↑ مايس، ر، وفان دير ليست، ف. "مواجهة آثار تقادم السيليكون على وحدات الذاكرة الفيزيائية الثابتة (SRAM PUFs)" ، وقائع ندوة IEEE الدولية لعام 2014 حول الأمن والثقة الموجهة نحو الأجهزة (HOST)
  37. ↑ بهارجافا، م. "وظائف مادية غير قابلة للاستنساخ موثوقة وآمنة وفعالة" ، عرض أبحاث جامعة كارنيجي ميلون @ CMU، بيتسبرغ، بنسلفانيا، 2013
  38. ↑ فيجاياكومار، أ.؛ باتيل، ف.س.؛ وكوندو، س. "حول تحسين موثوقية الوظائف غير القابلة للاستنساخ المادي القائمة على ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة" ، مجلة الإلكترونيات منخفضة الطاقة والتطبيقات، 12 يناير 2017
  39. ↑ غونلو، أو.؛ ​​كيرنيتزكي، تي.؛ إسكان، أو.؛ ​​سيدورينكو، في.؛ كرامر، جي.؛ وشيفر، آر. "اتفاقية مفاتيح آمنة وموثوقة مع وظائف غير قابلة للاستنساخ ماديًا" ، مجلة إنتروبي، 3 مايو 2018
  40. ↑ "الصفحة الرئيسية" . ememory.com.tw .
  41. ↑ "PUFsecurity | تأمين العالم المتصل | تايوان" . Pufsecurity . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-12-2019 .
  42. ↑ "موقع شركة إنثينتيكا" . www.enthentica.com .
  43. ↑ موقع شركة Intrinsic ID الإلكتروني
  44. ↑ "وظائف غير قابلة للاستنساخ فعلياً" . شركة جرانيت ماونتن تكنولوجيز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-04-08 .
  45. ↑ "وظائف غير قابلة للاستنساخ فعليًا" . Secure-IC . تم الاسترجاع في 11 مارس 2026 .
  46. ↑ شركة مايكروسيمي ستوفر أمان الهوية الجوهرية في معالجات FPGA والأنظمة على رقاقة للتطبيقات العسكرية الحساسة ، مجلة الإلكترونيات العسكرية والفضائية، أغسطس 2011
  47. ↑ NXP و Intrinsic-ID لتعزيز أمان الرقائق الذكية ، EETimes، 2010
  48. ↑ شركة ألترا تتعاون مع شركة إنترينسيك-آي دي لتطوير أكثر معالجات FPGA المتطورة أمانًا في العالم ، 12 أكتوبر 2015
  49. ↑ "Verayo PUF IP على أجهزة Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC تلبي متطلبات الأمان" (بيان صحفي).
  50. ↑ ميرلي، دومينيك؛ شوستر، ديتر؛ ستامبف، فريدريك؛ سيجل، جورج (2011)، "تحليل القنوات الجانبية لوحدات PUFs والمستخلصات الضبابية"، المؤتمر الدولي الرابع حول الثقة والحوسبة الجديرة بالثقة، TRUST 2011، بيتسبرغ، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية، 22-24 يونيو 2011. وقائع المؤتمر ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 6740، سبرينغر برلين هايدلبرغ، الصفحات 33-47 ، doi : 10.1007/978-3-642-21599-5_3 ، ISBN   978-3-642-21598-8
  51. ^ شوستر، ديتر (2010). تحليل القناة الجانبية للوظائف الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ (PUFs) (PDF) (دبلوم). الجامعة التقنية في ميونيخ . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 2015-07-09 . تم الاسترجاع 2013/06/28 .
  52. ↑ روهرماير، أولريش؛ فان دايك، مارتن (2013). وحدات PUF في بروتوكولات الأمان: نماذج الهجوم وتقييمات الأمان (ملف PDF) . ندوة IEEE للأمن والخصوصية لعام 2013. 19-22 مايو 2013، سان فرانسيسكو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.
  53. ↑ كاتزنبايسر، ستيفان؛ كوجاباس، أونال؛ روزيتش، فلاديمير؛ صادقي، أحمد رضا؛ فيرباويد، إنغريد؛ واكسمان، كريستيان (2012)، "وظائف PUF: أسطورة أم حقيقة أم زيف؟ تقييم أمني لوظائف PUF المصبوبة في السيليكون"، ورشة العمل الدولية الرابعة عشرة للأجهزة المشفرة والأنظمة المدمجة - CHES 2012، لوفين، بلجيكا، 9-12 سبتمبر 2012. وقائع المؤتمر (PDF) ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 7428، سبرينغر برلين هايدلبرغ، الصفحات 283-301 ، doi : 10.1007/978-3-642-33027-8_17 ، ISBN   978-3-642-33026-1
  54. ↑ ميرلي، دومينيك (2012). هجمات الأجهزة على وحدات PUF (ملف PDF) . وقائع مؤتمر AHS2012، مؤتمر ناسا/وكالة الفضاء الأوروبية حول الأجهزة والأنظمة التكيفية. 25-28 يونيو 2012، إرلانجن، ألمانيا. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 10 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يونيو 2013 .
  55. ↑ أناغنوستوبولوس، ن. أ.؛ أرول، ت.؛ روزنستيل، م.؛ شالر، أ.؛ غابماير، س.؛ كاتزنبايسر، س. (2019). كيتسوس، ب. (محرر). "مهاجمة وحدات PUF في ذاكرة SRAM باستخدام خاصية الاحتفاظ بالبيانات عند درجات حرارة منخفضة جدًا" . المعالجات الدقيقة والأنظمة الدقيقة . 71 102864. إلسيفير. doi : 10.1016/j.micpro.2019.102864 . ISSN 0141-9331 . S2CID 201138643 .  
  56. 1 2 3 بيكر، جورج (2015). "الفجوة بين الوعد والواقع: حول عدم أمان وحدات PUF الخاصة بمُحكِّم XOR". الأجهزة المشفرة والأنظمة المدمجة - CHES 2015. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 9293. الصفحات 535-555 . doi : 10.1007/978-3-662-48324-4_27 . ISBN   978-3-662-48323-7.
  57. ↑ هيلفماير، كليمنس؛ نيدوسباسوف، ديمتري؛ بويت، كريستيان؛ سيفرت، جان بيير (2013). استنساخ الوظائف غير القابلة للاستنساخ فعليًا (ملف PDF) . مؤتمر IEEE للأمن والثقة الموجه نحو الأجهزة (IEEE HOST 2013). 2-3 يونيو 2013، أوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 1 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 سبتمبر 2014 .
  58. ↑ غاسيند، بليز؛ كلارك، دواين؛ فان دايك، مارتن؛ ديفاداس، سرينيفاس (2002). "وظائف عشوائية فيزيائية للسيليكون". وقائع المؤتمر التاسع لجمعية ACM حول أمن الحاسوب والاتصالات . نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة ACM. الصفحات 148-160 . CiteSeerX 10.1.1.297.5196 . doi : 10.1145/586110.586132 . ISBN   978-1-58113-612-8. S2CID 1788365 . 
  59. ↑ هيردر، تشارلز؛ رين، لينغ؛ فان دايك، مارتن؛ يو، مينغ-داي؛ ديفاداس، سرينيفاس (2017-01-01). "مستخلصات ضبابية حسابية ذات باب خلفي ووظائف مادية غير قابلة للاستنساخ آمنة تشفيرياً وغير مُحتفظة بالحالة" . معاملات IEEE في الحوسبة الموثوقة والآمنة . 14 (1): 65-82 . رمز Bibcode : 2017ITDSC..14...65H . doi : 10.1109/tdsc.2016.2536609 . ISSN 1545-5971 . 
  60. ↑ غانجي، فاطمة (2018). حول قابلية تعلم الدوال غير القابلة للاستنساخ فيزيائيًا . سبرينغر. ISBN 978-3-319-76716-1.
  61. ↑ غانجي، فاطمة (2018). "PUFmeter: أداة لاختبار خصائص الوظائف غير القابلة للاستنساخ فعليًا" (PDF) .
  62. ↑ "البرمجيات المطورة لمشروع Trust-Hub (متاحة للتنزيل)" . 2018.
  63. ↑ غونلو، أ.؛ إسكان، أ.؛ وكريمر، ج. "توليد مفتاح سري موثوق من وظائف مادية غير قابلة للاستنساخ في ظل ظروف بيئية متغيرة" ، ورشة عمل IEEE حول الطب الشرعي وأمن المعلومات، 4 يناير 2016
  64. ↑ نيكولوبولوس، جورجيوس م. (يوليو 2021). "المصادقة عن بُعد الآمنة كميًا للكيانات ذات الوظائف المادية غير القابلة للاستنساخ" . فوتونيات . 8 (7): 289. arXiv : 2108.00468 . Bibcode : 2021Photo...8..289N . doi : 10.3390/photonics8070289 .
  65. ↑ لونغمايت، كيران د.؛ عبد العظيم، نعمة م.؛ بول، إليوت م.؛ ماجانييمي، جوناس؛ يونغ، روبرت ج. (2021). "تحسين عمر وظائف النقاط الكمومية غير القابلة للاستنساخ الفيزيائي المقروءة ضوئيًا" . التقارير العلمية . 11 (1): 10999. Bibcode : 2021NatSR..1110999L . doi : 10.1038/ s41598-021-90129-2 . PMC 8155066. PMID 34040030 .  
  66. ↑ "pyopticalpuf" . GitHub . تم الاسترجاع في 25-07-2025 .
  67. ↑ نيكولوبولوس، جورجيوس م. (2022). "تأثيرات اللاخطية الكيرية في الدوال الفيزيائية غير القابلة للاستنساخ" . العلوم التطبيقية . 12 (23) 11985. arXiv : 2211.11499 . doi : 10.3390/app122311985 . ISSN 2076-3417 . 
  68. ↑ بابو، ر. (2001). الدوال الفيزيائية أحادية الاتجاه، أطروحة دكتوراه، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  69. ↑ بابو، ر.؛ ريخت، ب.؛ تايلور، ج.؛ غيرشنفيلد، ن. (2002). "الدوال الفيزيائية أحادية الاتجاه". مجلة ساينس . 297 (5589): 2026-2030.
  70. ↑ غاسيند، ب. (2002). الدوال العشوائية الفيزيائية، رسالة ماجستير . معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  71. ↑ Tuyls, P.; Skoric, B.; Akkermans, T.; Ophey, W.; Stallinga, S. (2004). "تحليل أمني للوظائف المادية غير القابلة للاستنساخ". في ندوة حول نظرية المعلومات .
  72. ↑ إغناتينكو، ت.؛ شريجن، ج.-ج.؛ سكوريك، ب.؛ تويلز، ب.؛ ويليمز، ف. (2006). "تقدير معدل سرية الوظائف المادية غير القابلة للاستنساخ باستخدام طريقة ترجيح شجرة السياق". في ندوة IEEE الدولية لنظرية المعلومات لعام 2006 ، الصفحات 499-503. IEEE.
  73. ↑ كورساو، ك.؛ صادقي، أ.-ر.؛ شيلكنز، د.؛ سكوريك، ب.؛ تويلز، ب. (2009). "وظائف مادية قابلة لإعادة التكوين وغير قابلة للاستنساخ - تقنية تمكين التخزين المقاوم للتلاعب". في ورشة عمل IEEE الدولية لعام 2009 حول الأمن والثقة الموجهة نحو الأجهزة ، الصفحات 22-29. IEEE.
  74. ^ رورمير، يو. هيلجرز، C .؛ أوربان، إس. ويرشاوزر، أ.؛ دينتر، إي. فورستر، ب. جيراوتشيك، سي. (2013). “إعادة تحميل PUFs الضوئية”. أرشيف الطباعة الإلكترونية لعلم التشفير .
  75. ↑ روهرماير، يو.؛ هولكومب، دي إي (2014). "نظرة سريعة على وحدات PUF". في مؤتمر ومعرض التصميم والأتمتة والاختبار في أوروبا لعام 2014 (DATE) ، الصفحات 1-6. IEEE.
  76. ^ تساو، واي. روبسون، AJ. الحربي، أ.؛ روبرتس، J.؛ وودهيد، CS؛ نوري، YJ. برناردو جافيتو، ر.؛ شهرجردي، د.؛ روديج، يو. فالكو، السادس؛ وآخرون. (2017). “التعريف البصري باستخدام العيوب في المواد ثنائية الأبعاد”. مواد ثنائية الأبعاد . 4(4):045021.
  77. ↑ ميسارتاكيس، سي.؛ أكريوتو، إم.؛ كابسليس، إيه.؛ غريفاس، إي.؛ شينتوتيس، سي.؛ نيكاس، تي.؛ سيفريديس، دي. (2018). "وظيفة فيزيائية غير قابلة للاستنساخ تعتمد على دليل موجي بصري متعدد الأنماط". التقارير العلمية . 8(1): 9653.
  78. ↑ كيم، إم إس؛ لي، جي جي؛ ليم، جي دبليو؛ تشوي، إس؛ كيم، واي إل؛ سونغ، واي إم (2022). "إعادة النظر في الحرير: وظيفة بصرية فيزيائية غير قابلة للاستنساخ وخالية من العدسات". نيتشر كوميونيكيشنز . 13(1): 247.
  79. ^ نوسينتيني، س. رورمير، يو. بارني، م.؛ ويرسما، DS؛ ريبولي، ف. (2024). “جميع الوظائف المادية غير القابلة للاستنساخ متعددة المستويات البصرية”. مواد الطبيعة . 23(3): 369-376.
  80. ↑ علي، إس آر؛ كيرشو، إس في؛ فيصل، إم إم؛ حلاك، بي؛ عبد العظيم، إن إم (2025). "تطورات مُلهمة في مجال المواد: وظائف بصرية فيزيائية غير قابلة للاستنساخ لتطبيقات الأمن". مواد بصرية متقدمة . e01564. مكتبة وايلي الإلكترونية.
  81. 1 2 لوشر، آن م.؛ جيمبل، أندرياس ل.؛ ستارك، ويندلين ج.؛ هيكل، راينهارد؛ غراس، روبرت ن. (2024-04-05). "وظائف كيميائية غير قابلة للاستنساخ تعتمد على مجموعات عشوائية قابلة للتشغيل من الحمض النووي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 15 (1) 2955. Bibcode : 2024NatCo..15.2955L . doi : 10.1038/ s41467-024-47187-7 . ISSN 2041-1723 . PMC 10997750. PMID 38580696 .   
  82. ↑ لوشر، آن م.؛ ستارك، ويندلين ج.؛ غراس، روبرت ن. (2024-11-05). "وظائف كيميائية غير قابلة للاستنساخ قائمة على الحمض النووي للوسم التشفيري المضاد للتزييف للأدوية" . ACS Nano . 18 (44): 30774–30785 . Bibcode : 2024ACSNa..1830774L . doi : 10.1021/acsnano.4c10870 . ISSN 1936-0851 . PMC 11544705. PMID 39438327 .   
  83. ↑ عبر الإنترنت، هايز (30-12-2025). "39C3: عندما تصبح الجزيئات وظائف تشفيرية" . هايز عبر الإنترنت . تم الاسترجاع في 13-04-2026 .
  84. ↑ "حماية الأعمال الفنية وكلمات المرور باستخدام الكيمياء الحيوية" . المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ . 8 أبريل 2024. تاريخ الاسترجاع: 13 أبريل 2026 .
  85. ^ تشونغ ، دونغلاي. ليو، جينجشيا؛ شياو، منجمينج؛ شيه، يونونغ؛ شي، هويوين؛ ليو، ليجون؛ تشاو، تشينيي؛ دينغ، لي؛ بنغ، ليان ماو؛ تشانغ ، زيونغ (يوليو 2022). “وظيفتان مزدوجتان غير قابلتين للاستنساخ جسديًا تعتمدان على صفائف أنابيب الكربون النانوية” . إلكترونيات الطبيعة . 5 (7): 424-432 . دوى : 10.1038 / s41928-022-00787-x . ISSN 2520-1131 . 
  86. ↑ ماراكيس، إي.؛ روهرماير، يو.؛ لاخنر، إم.؛ أوبو، آر.؛ شكوريتش، بي.؛ بينكس، بي دبليو إتش (23-12-2022)، استنساخ ما لا يُستنسخ: استنساخ وحدات PUF البصرية النانوية وتطبيقاتها ، arXiv : 2212.12495 ، تاريخ الاسترجاع : 13-07-2026
  87. ↑ نيكولوبولوس، جورجيوس م. (2026-07-01). "اتفاقية مفتاح سري محدودة الضوضاء مع وظائف بصرية مزدوجة غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا" . مجلة البصريات . 28 (7): 075702. arXiv : 2607.04936 . Bibcode : 2026JOpt...28g5702N . doi : 10.1088/2040-8986/ae81c2 . ISSN 2040-8978 .