2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research to obtain pictures and videos that can not be forged using variations of semiconductor sensors
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16K06323
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
白畑 正芳 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 准教授 (70755850)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | CMOSイメ－ジセンサ / PUF / ばらつき / 鍵再生成 / 軟判定 / 多ビット化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体センサのばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究を行った。CMOSイメ－ジセンサのばらつきのうち、画素毎に存在するソースフォロワ－トランジスタの特性ばらつきに注目し、そのばらつきを抽出する方法及び、そこから偏りのない1/0列を生成する方法を提案した。提案方法に沿って実際の2M画素CMOSイメ－ジ(CIS)センサからばらつき抽出、1/0生成を行いPUF(Physical Unclonable Function)としての評価を行った。得られた1/0列の利用として、(1)チャレンジ&レスポンス(C&R)認証を想定し、その空間拡大の検討、(2)鍵利用を想定し、鍵再生成時の効率化の提案を行った。最終年度はPUF機能をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、必要なチップ面積の見積もりを行った。
CMOSイメ－ジセンサPUFとしての性能は既存の半導体PUFと比較しても劣らないユニ－ク性(チップ間ハミングディスタンス50%)、再現性(ビットエラ―率1.6%)が得られた。
PUF機能のC&R認証を行う場合、画素数に依存してC&R空間が制限される。そこで多ビット化を目的としてLehmer-Gray(LG)法を適用した。128bitでの認証を前提とした場合、LG法適用で約8倍のC&R空間が得られる見積もり結果を得た。
PUF機能を鍵として利用する場合、鍵再生成としてエラー訂正が必要となる。各ビットのエラー確率が事前に分かれば軟判定手法を用いることが可能であり、本PUFはその出力特性よりビットエラーの起こしやすさを推定できるというメリットがある。これを活用した鍵再生手法を提案した。
上記鍵再生成をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、追加面積を見積もった。前提条件、画素サイズ3um×3um、2M画素の場合、PUFの追加面積は0.78%と1%未満である結果を得た。
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Research Products
(6 results)
