Clonable PUF: Physical Unclonable Function with Limited Replication

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21793
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Sato Takashi 京都大学, 情報学研究科, 教授 (20431992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): Bian Song 京都大学, 情報学研究科, 助教 (00866030)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 物理的複製困難関数 / 特性ばらつき / 認証 / セキュリティ

Outline of Final Research Achievements

Physically unclonable function (PUF) circuits are effective for identification purposes, etc., because their challenge-response pairs (CRPs), which correspond to the input-output function of the circuit, are different for each instance because the PUFs use characteristic variations that cannot be controlled during the manufacturing process. In this study, we proposed a clonable PUF (CPUF) that has the same characteristics as the existing PUFs and at the same time allows a limited number of replicas with shared CRPs. The circuit design of two types of CPUFs, weak and strong CPUFs, are developed.

Free Research Field

集積回路工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

偽造品や悪意ある改ざんが施されたいわゆるハードウェアトロイを含む半導体部品の流通が懸念されている。PUFは半導体の真贋判定やユーザ間認証の手段等として提案されているが、PUFの性質である「複製困難性」のために、CRPを持つサーバとPUFの物理的実体を持つユーザとの間の1対1の認証のみが可能であった。しかし、必ずしもデータベースとの通信機能を持たず、1対1での認証が求められる応用は多い。本研究は、共有的な秘密情報をPUFの実体により分散して保持することにより、CRPをデータとして中央集権的に保存することを不要とするCPUFの設計を与えるものである。