18、基于固有PUF的低端商品硬件轻量级防伪解决方案

基于固有PUF的低端商品硬件轻量级防伪解决方案

1 引言

随着移动计算的普及，低端设备在日常通信中的影响力日益增强。这些设备的计算能力不断提升，广泛应用于智能手机、平板电脑、车联网、传感器节点以及智能家居等领域，推动了物联网的发展。

然而，大部分低端设备缺乏安全机制，如安全内存或可信执行环境。从轻量级微控制器到复杂的片上系统（SoC）平台，许多设备因硬件限制和经济考量未实现安全功能。例如，ARM的Cortex - M系列不支持ARM TrustZone技术，而一些SoC平台为降低成本和便于产品升级也省略了硬件安全机制。但这些设备常处理敏感数据，成为网络犯罪分子的攻击目标，他们试图从中提取知识产权。

为解决这一问题，提出了一种轻量级防伪解决方案，利用片上静态随机存取存储器（SRAM）的固有物理不可克隆函数（PUF）为每个设备提取唯一指纹，在早期启动阶段生成临时加密密钥，对固件进行解密，实现硬件与软件的严格绑定，保护嵌入式设备免受知识产权提取或修改的威胁。

1.1 贡献

• 分析了两种广泛使用的低端设备中提取的PUF实例的质量，验证了设备相关加密密钥的可行性。以ARM Cortex - M3为例分析轻量级微控制器，以TI OMAP 4为例分析复杂SoC平台。
• 提出了一种轻量级安全架构，将特定固件绑定到特定设备。
• 在SoC平台上实现了该架构，证明了该解决方案与现成商品硬件的兼容性。

1.2 结构

• 第2节讨论当前物理不可克隆函数（PUF）的方法，特别是SRAM PUF。
• 第3节分析两种流行设备