9、物理不可克隆函数在通用组合框架中的应用

物理不可克隆函数在通用组合框架中的应用

一、协议概述

在相关研究中，我们提出了基于物理不可克隆函数（PUF）的多种协议，包括不经意传输协议、比特承诺方案和密钥交换协议。这些协议在通用组合（UC）框架下具有重要的安全特性和应用价值。

1. 比特承诺方案
   • 我们使用基于 PUF 的不经意传输协议来推导 UC 安全的比特承诺方案。与标准的从不经意传输构造承诺方案的方法不同，我们的转换只需要执行一次不经意传输协议和额外的一条消息，不会增加显著的开销。
   • 值得注意的是，虽然我们的不经意传输协议仅能抵御静态腐败，但推导得到的承诺方案在自适应腐败的情况下仍然安全。这是因为在承诺方案中，接收方不获取外部输入，不经意传输子协议中使用的值是内部选择的，便于对接收方进行模拟。
2. 密钥交换协议
   • 密钥交换协议采用了利用 PUF 传输密钥的常见方法，并在 UC 框架下进行了形式化表述。发送方采样一些挑战 - 响应对，发送 PUF，之后向接收方揭示一个挑战，接收方借助 PUF 恢复图像。双方在应用模糊提取器进行纠错和平滑输出后，将图像用作密钥。
   • 对于仅一方发送 PUF 的密钥交换协议，需要额外的单边认证机制，否则临时获得 PUF 访问权的对手可能会冒充诚实的发送方。
3. PUF 的复用
   • 所有协议都允许多次复用 PUF。但由于 PUF 的不可预测性，执行次数必须预先确定