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什麼是 SRAM PUF?

文森特·范德·萊斯特

2024年8月29日 / 閱讀時間 3 分鐘

定義

SRAM PUF(靜態隨機存取記憶體物理不可克隆函數)是一項開創性的硬體安全技術,它利用 SRAM 儲存單元中固有的物理變異性來產生獨一無二的加密金鑰。 與傳統的加密解決方案不同,SRAM PUF 運用矽晶片製造製程中的自然變異,產生幾乎無法複製或預測的金鑰。這使得 SRAM PUF 成為一種高度安全的防護方法,能保護敏感資料並確保各類應用(從物聯網裝置到安全銀行系統)中裝置的真實性。

SRAM PUF 的運作原理是利用 SRAM 儲存單元在通電時所展現的隨機電學特性。由於製造過程中存在的微觀差異,這些特性在每顆晶片上皆不盡相同。因此,每種 SRAM PUF 實現方案皆能產生一個獨特且可重複的金鑰,可用於安全驗證、加密及其他加密功能。

SRAM PUF 是如何運作的?

SRAM PUF 的運作原理是利用 SRAM 儲存單元的固有物理特性。當 SRAM 儲存單元通電時,會自發性地穩定於兩種穩定狀態(0 或 1)之一。其最終穩定於哪種狀態,取決於製造製程中的微小差異,而這些差異在每個儲存單元中都是獨一無二的。這些差異具有隨機性,即使製造製程完全相同,也無法被複製。

  1. 製程波動: 生產製程中深 亞微米級的 波動,會使每個電晶體的電學特性呈現輕微的隨機性。
  2. SRAM 通電初始值:當 SRAM 通電時,這種隨機性會體現在 SRAM 儲存單元的啟動值(0 或 1)中。
  3. 矽指紋: 上電時的數 值會形成一種高度隨機且可重複的圖案,且每個晶片皆具有獨一無二的特徵。
  4. SRAM PUF 金鑰: 矽指紋會被轉化為一組密鑰,此密鑰構成了安全子系統的基礎。將指紋轉化為加密密鑰所需的處理流程包含:
    • 錯誤校正:為 確保可靠性,會採用錯誤校正機制來處理上電模式中的任何不一致情況。這可確保每次 SRAM 上電時,都能準確重現加密金鑰。
    • 隱私增強:為 確保隨機性,會採用隱私增強機制來處理上電模式中的任何非隨機性或偏倚。這可確保加密金鑰完全無法預測。
SRAM PUF 的運作原理

SRAM PUF 有哪些優點?

SRAM PUF 具備多項顯著優勢,使其成為提升各類應用安全性時極具吸引力的選擇:

  • 無法複製的安全性: SRAM 儲存單元的獨特物理特性 ,使得複製或預測由 SRAM PUF 所產生的加密金鑰幾乎是不可能的。
  • 具成本效益:SRAM PUF 無需額外硬體,因其利用現有的 SRAM 儲存單元,因此是一種具成本效益的安全解決方案。
  • 低功耗:SRAM PUF 的運作所需電力極低,因此非常適合用於電池供電的裝置,例如物聯網感測器和行動裝置。
  • 可擴展性:SRAM PUF 可輕鬆整合至各類裝置與系統中,從小型物聯網裝置到大型基礎設施,乃至先進製程節點皆然。
  • 防篡改性:SRAM PUF 的物理特性使其具備極高的防篡改能力,能有效抵禦物理攻擊,從而提升裝置的整體安全性。

SRAM PUF 以及 新思科技

新思科技 在提供尖端安全解決方案方面處於領先地位,其中包括 SRAM PUF 技術。透過將 SRAM PUF 整合至其安全產品系列中, 新思科技 確保裝置與系統獲得最高等級的安全防護。 新思科技「SRAM PUF 解決方案提供強健的金鑰生成與驗證機制,對於保護從消費性電子產品到關鍵基礎設施等各類應用中的敏感資料至關重要。」

新思科技憑藉在半導體設計與資安領域的專業技術,該公司得以提供高品質的 SRAM PUF 解決方案,滿足現代應用程式的嚴格資安要求。透過運用 新思科技的 SRAM PUF 技術,各組織可強化其裝置的安全性、防範未經授權的存取,並確保系統的完整性與真實性。

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