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Enregistrement W4393308209 · doi:10.36227/techrxiv.171171935.55745155/v1

Security Analysis of Digital-Based Physically Unclonable Functions: Dataset Generation, Machine Learning Modeling, and Correlation Analysis

2024· preprint· en· W4393308209 sur OpenAlexaff
Enas Abulibdeh, Shimaa Naser, Hani Saleh, Baker Mohammad, Mahmoud Al‐Qutayri, Sami Muhaidat

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePhysical Unclonable Functions (PUFs) and Hardware Security
Établissements canadiensCarleton University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceCorrelationArtificial intelligenceSecurity analysisPattern recognition (psychology)Machine learningComputer securityMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Physically unclonable functions (PUFs) are circuit primitives that offer a promising and cost-effective solution for various security applications, such as integrated circuits (IC) counterfeiting, secret key generation, and lightweight authentication. PUFs leverage semiconducting variations of ICs to extract intrinsic responses based on applied challenges, establishing unique challenge-response pairs (CRPs) for each device. The security analysis of PUFs is crucial to identify the device weaknesses and ensure response integrity. Accordingly, CRP-based examination plays a major role in defining the resistivity of the block against general and modeling-based attacks. Such analysis requires an updated and representative dataset for training and evaluation. However, there is a lack of benchmark datasets for assessing the effectiveness and resistance of PUF devices. Motivated by this, in this work, we generate a dataset of 300K CRPs for a digital-based PUF implemented on a field programmable gate array (FPGA). The dataset provides a significant number of CRPs for a multi-bit response, where the spatial and temporal adjacency are implicitly defined in the extracted CRPs. Moreover, we investigate different approaches utilizing the generated dataset such as machine learning-based modeling, correlation analysis, and entropy analysis. The CRPs are employed to train linear and nonlinear Support Vector Machine (SVM) models, and the prediction accuracy of SVM models is used as an indicator of the PUF's vulnerability to modeling attacks. As the prediction accuracy does not exceed 65% over 10K CRPs, the extracted dataset sufficiently verifies the resiliency of the device against ML-based modeling attacks. Additionally, Pearson's coefficient is computed on a 10 K-bit vector to determine the correlation between the bits of the response. The calculations expose some correlations between ±0.25, which warns from potential threads. Finally, the paper discusses some potential future research directions and challenges that are envisioned to enhance the security performance of PUFs.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,964
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,006
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,253
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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