无熵泄露模糊提取器：一种人工噪声通道改进方法

"本文主要探讨了物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)在密钥生成中的应用及其存在的问题。模糊提取器(Fuzzy Extractor, FE)通常用于处理PUF响应的不稳定性，但由于辅助数据的公开可能导致熵泄露，从而引发安全隐患。文章提出了一种新的改进结构，通过引入人工噪声通道，使得修正后的PUF响应无偏置，进而实现无熵泄露。此方法在保证安全性的前提下，不增加资源受限设备在重演阶段的执行步骤。在特定的SRAM PUF应用条件下，该方法在所需的SRAM PUF大小和密钥生成成功率上相比其他技术有所提升。" 1. 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF) PUF是一种利用半导体器件在制造过程中不可避免的微小差异，生成独特且不可复制的响应的技术。这些响应可以作为硬件指纹，用于密钥生成和其他安全应用，提供设备身份验证和保护。 2. 模糊提取器(Fuzzy Extractor, FE) 模糊提取器是用于处理PUF响应不稳定性的工具，它能从不稳定的响应中提取出可重复的、可靠的密钥。然而，传统的模糊提取器方法由于在重演过程中辅助数据的公开，存在熵泄露的风险，这可能暴露密钥信息。 3. 熵泄露问题 熵泄露是指在安全通信中，由于某些信息的公开导致原本应保密的随机性（熵）减少，可能使攻击者获取到部分或全部密钥。模糊提取器中的熵泄露问题，主要源自辅助数据的公开。 4. 改进的模糊提取器结构 文章提出了一种创新的模糊提取器结构，通过添加人工噪声通道，消除修正后PUF响应的偏置，从而避免熵泄露。这种方法在保持安全性的同时，不需要增加设备在重演阶段的计算复杂度。 5. 人工噪声通道 人工噪声通道是为了解决熵泄露问题而设计的一种机制，它可以随机调整PUF的响应，使得最终生成的密钥无偏置，从而提高系统的安全性。 6. 应用背景与性能比较 以SRAM PUF为例，该方法在特定的偏置和错误率条件下，相比于其他技术，能够在减少所需的SRAM PUF大小的同时，提高密钥生成的成功率，这对于资源有限的设备来说具有显著优势。 7. 总结 这篇文章深入研究了模糊提取器的熵泄露问题，并提出了一种有效的解决方案，即通过引入人工噪声通道的改进模糊提取器结构。这种方法不仅增强了安全性，而且在资源受限的环境下更具有实用性。