Produkcja dwuchipowa dla bezpieczeństwa elektroniki
Nowy proces MIT osadza pasujące odciski palców sprzętu w sparowanych chipach w celu bezpośredniego uwierzytelniania bez użycia serwera.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology zaprezentowali nowatorską technikę wytwarzania chipów, która może zmienić kształt zabezpieczeń systemów elektronicznych na poziomie sprzętowym, umożliwiając sparowanym mikrochipom bezpośrednie uwierzytelnianie się nawzajem przy użyciu wspólnych identyfikatorów fizycznych.
U podstaw tego podejścia leży tworzenie sparowanych fizycznych funkcji nieklonowalnych (PUF) – sprzętowych odcisków palców wynikających z mikroskopijnych różnic produkcyjnych właściwych dla układów CMOS (komplementarnych półprzewodników z tlenkiem metalu).Tradycyjne metody uwierzytelniania oparte na PUF polegają na przechowywaniu tajnych odpowiedzi referencyjnych na serwerach zewnętrznych, co powoduje wprowadzenie potencjalnych luk w zabezpieczeniach i dodatkowe obciążenie pamięci i obliczeń.Nowa metoda omija ten wymóg, umieszczając identyczne odciski palców w dwóch chipach podczas produkcji.
Technika ta polega na zaprojektowaniu dwóch sąsiadujących ze sobą płytek na płytce krzemowej z połączonymi strukturami tranzystorowymi wzdłuż ich wspólnej krawędzi.Naukowcy indukują kontrolowany rozkład tlenku bramki w sparowanych tranzystorach przy użyciu tanich diod LED.Ponieważ na czas przebicia każdego tranzystora wpływają losowe zmiany mikroskopowe, powstały stan służy jako unikalny odcisk palca.Dzięki ułożeniu par tranzystorów w dwóch chipach przed pokrojeniem płytki w kostkę każde powstałe urządzenie ma wysoce skorelowany PUF.Prototypy osiągnęły ponad 98% niezawodności w dopasowywaniu tych bliźniaczych odcisków palców.
Po rozdzieleniu sparowane chipy mogą bezpośrednio weryfikować swoją tożsamość, bez konieczności komunikowania się z serwerem strony trzeciej lub przechowywania tajnych kluczy poza chipem – rozwiązuje to kluczowy problem w istniejącym uwierzytelnianiu urządzeń kryptograficznych.Może to przynieść korzyści elektronice o ograniczonym zużyciu energii, takim jak czujniki medyczne i systemy do noszenia, w przypadku których krytyczna jest minimalizacja narzutu protokołu i zależności zewnętrznych.Na przykład przy użyciu tej metody czujnik do spożycia i połączona z nim naszywka do noszenia mogą bezpiecznie i skutecznie uwierzytelniać.
Co ważne, proces jest zgodny ze standardową produkcją odlewniczą CMOS i nie wymaga egzotycznych materiałów ani skomplikowanej obróbki końcowej, co potencjalnie ułatwia przyjęcie w komercyjnej produkcji półprzewodników.Naukowcy sugerują, że przyszłe iteracje mogłyby zachować współdzieloną losowość głębiej w strukturach tranzystorowych, aby jeszcze bardziej wzmocnić bezpieczeństwo sprzętu na poziomie fizycznym.
Opracowanie to stanowi krok w kierunku osadzania zaufania kryptograficznego bezpośrednio w krzemie, zmniejszając zależność od zewnętrznego przechowywania kluczy i upraszczając bezpieczne uwierzytelnianie w elektronice nowej generacji.
