Design of an Inter-Chip Authentication Module for a Synthesizable Soft Processor Core
Sentezlenebilir Bir İşlemci Çekirdeği için Tüm devreler Arası Kimlik Doğrulama Modülü Tasarımı
- Tez No: 751432
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: FPGA, Kriptografi, Şifreleme sistemleri, FPGA, Cryptography, Encryption systems
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Entegre devrelerin klonlama ve sahtecilik girişimleri son zamanlarda bir iş haline gelmiştir. Bu alanda, karşı önlemlerin geliştirilmesi gereklidir. Bu nedenle, en kritik alınabilecek karşı önlemlerden biri Fiziksel olarak Klonlanamayan Fonksiyondur (PUF). Bu kavramınliteratürdeki kapsamlı çalışmalar sayesinde çeşitli türlerin gelişmesine yol açmıştır. Bu projede, Xilinx Artix-7 FPGA geliştirme kartına SRAM tabanlı bir PUF uygulaması olarak yeni bir yaklaşım sunulacaktır. Önerilen uygulamada, bir FPGA kartında bulunan RAM bloğunda okuma ve yazma işlemleri (RWC PUF) arasında bir çakışma başlatmayı içerir. Entegre Mantık Analizör ̈devresi (ILA) kullanılarak yapılan deney doğrulama işlemi, aynı aile tipinde 22 FPGA cihazında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca tasarım, veri toplamak için AXI Master IP olarak MATLAB ile entegre edildi. Toplam 39 GB veri toplanmasıyla veri toplama süreci tamamlanmıştır. Toplanan verilerle tasarım, güvenilirlik, teklik ve bit yumuşatma testleri yapılmıştır. Ek olarak, meydan okuma yanıt çiftlerinin (CRP'ler) 3-B dağılım analiz grafikleri ile test edilmiştir. Farklı çevresel faktörler altında, tasarım bit yumuşatması maliyetli olmamasına rağmen, son teknoloji ile karşılaştırıldığında olağanüstü güvenilirlik konusunda yüksek benzersizlik sonuçlar göstermiştir. Dağıtım analizi çalışması, PUF'nin bağımlı olduğu rasgeleliğin bir görselleştirmesini sundu. Rasgeleliğin içinde bir miktar tutarlılık olup olmadığını ispatlamış oldu. Tez, çipler arası bir kimlik doğrulama planı önerisiyle sonuçlandı. Güvenli karma algoritma(SHA) ilavesiyle geleneksel CRP kimlik doğrulama protokollerine dayanıyordu. Tasarladığımız bir SHA-512 IP modülü, RWC PUF IP ile entegre ettik. Ayrıca, kimlik doğrulama protokolünü bir donanım uygulamasıyla doğruladık. Tasarım, 1787 CLB dilim için optimize edilmiş bir alana ve saat frekansı olarak 150 MHz'e sahiptir.
Özet (Çeviri)
Cloning and counterfeiting attempts of integrated circuits has become a business recently. The development of countermeasures for this matter was necessary in this field. Hence, one of the top ascending countermeasures is Physically Unclonable Function (PUF). The extensive studies of this notion in literature has led to the development of several types of it. This work proposes a new approach of implementing an SRAM based PUF on a Xilinx Artix-7 FPGA development board. The proposed implementation is comprised of initiating a conflict between read and write operations (RWC PUF) on block of RAM located on an FPGA board. The experimental verification process using Integrated Logic Analyzer circuitry (ILA) was conducted on 22 FPGA devices of the same family type. Additionally, the design was integrated with MATLAB as AXI Master IP for data acquisition. Data acquisition process was concluded with collecting a total of 39 GB of data. With the data collected, the design was tested with reliability, uniqueness and bit-aliasing tests, in addition, 3-D distribution analysis plots of challenge response pairs (CRPs). Under different environmental factors, the design had an outstanding reliability results compared to others in the state of art, not at a high cost of uniqueness and bit-aliasing. Meanwhile, the distribution analysis study presented a visualization of the randomness that the PUF is reliant on. It cleared out whether the randomness had some consistency in it or not. The thesis was concluded with a proposal of an inter-chip authentication scheme. It was based on conventional CRP authentication protocols with secure hash algorithm (SHA) addition. We have designed a SHA-512 IP module and integrated it with our RWC PUF IP. Further, we have validated the authentication protocol with a hardware implementation. The design had an optimized area of 1787 CLB slices, and 150 MHz as a clock frequency.
Benzer Tezler
- How cryptographic implementations affect mobile agent systems
Şifreleme gerçekleştirmelerinin gezgin aracı internet sistemlerini nasıl etkilediği
İSMAİL ULUKUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ANARIM
- FDDI tabanlı bir ağ sistemi için etkin bir gerçek zamanlı iletişim yapısının tasarımı
Design of an efficient real time communication structure for an fddi based network system
FEZA BUZLUCA
Doktora
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE HARMANCI
- A design tool for inertial microfluidics-based microchips
Ataletsel mikroakışkan çipler için bir tasarım aracı
EGE MUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİYA ESEN
DOÇ. DR. ENDER YILDIRIM
- Modeling and simulation of PDMS micropillars for microfluidic viscometer applications
Mikroakışkan viskozimetre uygulamaları için PDMS mikropillar modellenmesi ve simülasyonu
AYŞENUR ESER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM YALÇIN
- Elektronik kalkan için parazitik parametrelerin çıkarımı
Extraction of parasitic parameters for electronic shield
İMRAN MERAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN