bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2023-21-3-56-62bsuir-3647Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSАвтоматическая балансировка путей физически неклонируемой функции типа «арбитр»Automatic Balancing of “Arbiter” Physical Unclonable Function PathsШамынаА. Ю.ShamynaA. Yu.

Шамына Артём Юрьевич, магистр, ст. преп.

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 25 941-60-45

Shamyna Artsiom Yur’evich, M. of Sci., Senior Lecturer

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 25 941-60-45

shamyna@bsuir.byИванюкА. А.IvaniukA. A.

д. т. н., доцент, профессор кафедры информатики, заведующий совместной учебной лабораторией «СК хайникс мемори солюшнс Восточная Европа»

Минск

Dr. of Sci. (Tech.), Associate Professor, Professor at the Computer Science Department, Head of the Joint  Educational Laboratory “SK Hynix Memory Solutions Eastern Europeˮ

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2023220620232135662Copyright © Шамына А.Ю., Иванюк А.А., 20232023Шамына А.Ю., Иванюк А.А.Shamyna A.Y., Ivaniuk A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3647

Рассмотрены особенности построения на базе программируемых логических интегральных схем физически неклонируемых функций типа «арбитр» (АФНФ). Обозначена проблема асимметрии пар путей АФНФ, отмечено негативное влияние данного явления на их характеристики. Приведено описание времяизмерительной системы на базе схемы кольцевого осциллятора, используемой для анализа временных характеристик путей АФНФ. Предложена методика автоматической балансировки задержек распространения сигнала через пути АФНФ на основе расчета корректирующего значения. Экспериментально подтверждена состоятельность методики балансировки исходя из улучшения характеристик АФНФ после ее применения. Представлено схематическое решение данной методики, которое может лечь в основу разработки схемы автокоррекции задержек через пути АФНФ с различным уровнем автономности.

The features of building on the basis of programmable logic integrated circuits of “arbiter” physical unclonable functions (APUF) are considered. The problem of asymmetry of pairs of APUF paths is indicated and the negative impact of this phenomenon on their characteristics is noted. A time measuring system based on a ring oscillator scheme, which is used to analyze the time characteristics of APUF paths, is described. A method for automatic balancing of signal propagation delays through the APUF paths based on the calculation of the corrective value is proposed. The consistency of the proposed balancing technique is experimentally confirmed based on the improvement in the characteristics of the APUF after its implementation. A digital scheme of this technique is presented, which can form the basis for the development of a delay auto correction scheme through APUF paths with different levels of autonomy.

физическая криптографияфизически неклонируемые функции типа «арбитр»кольцевой осцилляторавтоматическая балансировкапрограммируемые логические интегральные схемыphysical cryptography“arbiter” physical unclonable functionsring oscillatorautomatic balancingprogrammable logic integrated circuitsReferencesPappu, R. Physical One-Way Functions: PhD Thesis in Media Arts and Sciences / R Pappu. USA: Cambridge, Massachusetts Institute of Technology, 2001. 154 р.Pappu R. (2001) Physical One-Way Functions: PhD Thesis in Media Arts and Sciences. USA, Cambridge, Massachusetts Institute of Technology. 154.Silicon Physical Random Functions / В. Gassend [et al.] // Proc. оf the 9th ACM Conference on Computer and Communications Security, Novem. 2002. Р. 148–160.Gassend B., Clarke D., Van Dijk M., Devadas S. (2002) Silicon Physical Random Functions. Proc. оf the 9th ACM Conference on Computer and Communications Security, November. 148–160.Ярмолик, В. Н. Физически неклонируемые функции / В. Н. Ярмолик, Ю. Г. Вашинко // Информатика. 2011. Т. 30, № 2. С. 92–103.Yarmolik V. N., Vashinko Y. G. (2011) Physical Unclonable Functions. Informatika = Informatics. 30 (2), 92–103 (in Russian).Шамына, А. Ю. Исследование временных параметров физически неклонируемой функции типа арбитр с использованием кольцевого осциллятора / А. Ю. Шамына, А. А. Иванюк // Цифровая трансформация. 2022. Т. 28, № 1. С. 27–38. https://doi.org/10.35596/2522-9613-2022-28-1-27-38.Shamyna A. Yu, Ivaniuk A. A. (2022) Investigation of the Timing Parameters of the Arbiter-Based Physically Unclonable Function Using a Ring Oscillator. Cifrovaya Transformaciya = Digital Transformation. 28 (1), 27–38 (in Russian).Ярмолик, В. Н. Физически неклонируемые функции типа арбитр с заведомо асимметричными парами путей / В. Н. Ярмолик, А. А. Иванюк // Доклады БГУИР. 2022. 20, № 4. С. 71–79.Yarmolik V. N., Ivaniuk A. A. (2022) Arbiter Physical Unclonable Functions with Asymmetric Pairs of Paths. Doklady BGUIR. 20 (4), 71–79 (in Russian).Клыбик, В. П. Метод увеличения стабильности физически неклонируемой функции типа «АРБИТР» / В. П. Клыбик, С. С. Заливако, А. А. Иванюк // Информатика. 2017. № 1. С. 31–43.Klybik V. P., Zalivako S. S., Ivanjuk A. A. (2017) Method of Increasing Stability Physically Non-Cloneable Function of “ARBITER” Type. Informatika = Informatics. (1), 31–43 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.