27、后量子时代物理不可克隆函数（PUF）攻击与硬件安全

后量子时代物理不可克隆函数（PUF）攻击与硬件安全

1. 后量子时代PUF攻击概述

在当今的技术环境中，无论是经典PUF还是量子PUF都面临着各种攻击。针对经典PUF的攻击策略已经得到了广泛的研究，涵盖了多种不同的方法；而针对量子PUF的攻击则是一个相对较新的研究领域，仍需要更多的探索。

2. 经典PUF攻击类型

经典PUF的攻击主要分为两大类：一类是攻击者不具备量子能力的经典攻击；另一类是攻击者拥有量子能力的量子攻击。具体又可细分为以下三种类型：
- 侵入式攻击 ：这种攻击能够改变PUF的物理结构，通过完全改变PUF的配置来提取解密数据。例如，攻击者可以通过聚焦离子束（FIB）电路编辑永久修改设备的安全熔丝，然后利用背面微探测来解密敏感数据。
- 半侵入式或侧信道攻击 ：结合故障注入和侧信道攻击，并借助机器学习框架，以获取PUF的响应性挑战 - 响应对（CRP）行为。比如，攻击者使用激光故障注入攻击和机器学习计算，来改变可编程逻辑设备中XOR - 仲裁器和环形振荡器（RO）PUF的配置，从而破坏其安全性。
- 非侵入式或软件/机器学习（ML）攻击 ：攻击者使用一小部分CRP来生成一个模拟PUF挑战 - 响应行为的模型。首次针对PUF的ML攻击在早期就已实现，此后，不同类型的ML攻击也被不断研究。ML攻击又可分为经验攻击和PAC（可能近似正确）框架攻击。经验ML攻击没有预先定义的置信水平，而PAC框架则会开发具有明确预先指定效率水平的模型。

攻击类型