PUF (part 1)

Summary

В этом видео рассматриваются физические уникальные функции (PUF), с фокусом на использование кольцевых осцилляторов и арбитражных PUF. Описан принцип работы кольцевых осцилляторов, где выходной сигнал периодически меняется между 0 и 1, что зависит от числа инверторов и времени задержки каждого элемента. Объясняется, как вариации в производственном процессе могут создавать уникальные особенности для каждого устройства, что делает его идентифицируемым. Видео завершает анонс следующего урока, в котором будут сравниваться кольцевые и арбитражные PUF.

Takeaways

• 😀 Ринг-осцилляторы могут использоваться как PUF (Физические уникальные функции), создавая уникальный выходной сигнал на основе характеристик задержки в транзисторах.
• 😀 Частота осциллятора зависит от количества инверторов и задержки на каждом из них. Большее количество инверторов приводит к снижению частоты.
• 😀 Задержка на каждом этапе ринг-осциллятора влияет на выходную частоту: меньшая задержка приводит к большей частоте, а большая задержка — к меньшей частоте.
• 😀 Ринг-осцилляторный PUF использует малые вариации в процессе изготовления транзисторов для создания уникальной подписи устройства.
• 😀 Каждый транзистор, изготовленный в рамках одного процесса, может иметь небольшие различия, что влияет на поведение всего устройства, включая инверторы.
• 😀 Важным фактором является то, что вариации, возникающие из-за процесса изготовления, дают уникальные характеристики для каждого устройства, что делает ринг-осцилляторные PUF подходящими для аутентификации.
• 😀 Частота работы ринг-осциллятора PUF описывается формулой: f = 1 / 2nT, где n — количество этапов, а T — задержка каждого инвертора.
• 😀 Основная цель ринг-осциллятора PUF — использование уникальных задержек в транзисторах для генерации цифровых подписей для устройства.
• 😀 Параметры, такие как толщина оксида или концентрация легирования, влияют на параметры задержки, что в свою очередь влияет на уникальность устройства.
• 😀 В видео упоминается, что в следующем уроке будет рассмотрен Arbiter PUF, а также будет проведено сравнение с ринг-осциллятором PUF для выявления их особенностей и применения.

Q & A

Что такое Ring Oscillator PUF?

Ring Oscillator PUF — это физически уникальная функция, основанная на кольцевом осцилляторе, который генерирует периодические изменения сигнала между 0 и 1, что зависит от незначительных вариаций в процессе изготовления транзисторов и элементов схемы.

Какие элементы входят в структуру Ring Oscillator?

В структуру Ring Oscillator входят AND-ворота, несколько нечетных инверторов, а также обратная связь между выходом и входом. Эти компоненты обеспечивают генерацию периодического сигнала.

Как количество инверторов влияет на частоту Ring Oscillator?

Частота осциллятора уменьшается, если количество инверторов увеличивается. Это связано с тем, что сигнал требует больше времени для распространения через все инверторы.

Что влияет на частоту Ring Oscillator помимо количества инверторов?

Частота Ring Oscillator также зависит от задержки каждого инвертора. Если задержка короткая, частота будет выше; если задержка длинная, частота будет ниже.

Как производственный процесс влияет на задержку инверторов в Ring Oscillator?

Задержка инверторов зависит от таких факторов, как толщина оксида и концентрация доинга, которые могут варьироваться в процессе производства, что приводит к небольшим различиям в задержке каждого инвертора.

Как используется CMOS инвертор в Ring Oscillator?

CMOS инвертор состоит из NMOS и PMOS транзисторов, которые преобразуют входные сигналы. Когда вход изменяется с 1 на 0, выход инвертора изменяется с 0 на 1. Эти изменения помогают создать осцилляцию в кольцевом осцилляторе.

Что делает Ring Oscillator уникальным как PUF?

Ring Oscillator уникален как PUF, поскольку каждый элемент осциллятора имеет уникальные характеристики из-за микроскопических вариаций в процессе его производства. Эти вариации создают уникальные осцилляции, которые могут быть использованы для идентификации устройства.

Как используются результаты работы Ring Oscillator PUF?

Результаты работы Ring Oscillator PUF используются для генерации уникального сигнатурного ответа устройства, который может быть использован для аутентификации или безопасности, например, для защиты от подделки.

Что такое мультиплексоры в контексте Ring Oscillator PUF?

Мультиплексоры используются в структуре Ring Oscillator PUF для выбора между различными выходами осцилляторов. Они помогают сгенерировать окончательный ответ, который может быть 0 или 1, в зависимости от характеристик осцилляторов.

Как Ring Oscillator PUF сравнивается с Arbiter PUF?

В следующем видео будет рассмотрено сравнение Ring Oscillator PUF и Arbiter PUF. Важные различия включают в себя способы использования каждой из этих функций для идентификации устройств и их соответствующие характеристики в зависимости от целей безопасности.