Метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств

Изобретение относится к области сверхширокополосного радиовидения и может быть использовано для аутентификации микропроцессорных устройств, посредством построения и анализа их радиоизображений. Технический результат - возможность дистанционно провести идентификацию микропроцессорного устройства. Предложен метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств, использующий регистрацию электрической составляющей электромагнитных излучений микропроцессора и подчиненной ему периферии, после подачи питающего напряжения на устройство, в момент конфигурирования процессора на функционирование. 3 ил.

 

Изобретение относится к области сверхширокополосного радиовидения и может быть использовано для аутентификации микропроцессорных устройств, посредством построения и анализа их радиоизображений.

Одним из инновационных способов защиты электроники от несанкционированного копирования в современных задачах технического противодействия реинжинирингу являются физически неклонируемые функции (ФНФ), основанные на использовании технологического разброса (погрешности технологических слоев) изготовления интегральных схем: значений пороговых и опорных напряжений, задержек распространения сигналов, частотного диапазона функционирования отдельных компонентов. [Реинжиниринг радиоэлектронных средств: монография / М.С. Костин, Д.С. Воруничев. - М.: Московский технологический университет (МИРЭА), 2018. - 130 с].

В стандартном процессе проектирования разработчики цифровых устройств стремятся уменьшить влияние вариаций на конечный продукт. В случае ФНФ, напротив, данное неконтролируемое явление технологических процессов на производстве электроники используется для извлечения случайности и уникальности микропроцессорного устройства [С Herder, L. Ren, М. van Dijk, M-D. Yu, and S. Devadas, "Trapdoor Computational Fuzzy Extractors and Cryptographically-Secure Physical Unclonable Functions", IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, January 2017].

Недостатком ФНФ является необходимость введения специализированных компонентов в топологию печатной платы электронного устройства, диагностика с использованием специальной измерительной техники, подачей тестовых измерительных сигналов при полной разборке корпуса, либо выведением дополнительного контактного разъема. Таким образом, в каждом случае, чтение ответов на запросы ФНФ возможно лишь при затрате длительного времени, связанного в основном с получением доступа к источнику ФНФ и их обследованием.

В качестве эффективного радиотехнического решения аутентификации микропроцессорных устройств в настоящем изобретении предлагается использование регистрации электрической составляющей электромагнитных излучений микропроцессора с последующей обработкой и анализом.

Технический результат, достигаемый в настоящем изобретении, заключается в возможности дистанционной аутентификации микропроцессорного устройства после подачи на него питающего напряжения, в момент конфигурирования процессора на функционирование.

Указанный технический результат достигается благодаря предложенной в настоящем изобретении регистрации электрической составляющей электромагнитных излучений (радиоизображения), существующих в диапазоне частот от единиц Гц до десятков ГГц, создаваемых самими техническими средствами, с последующей постобработкой методами прямого или стробоскопического масштабно-временного преобразования. Иными словами, излучаемые микропроцессорным устройством сверхкороткие импульсы (СКИ) необходимо обнаружить и принять, затем восстановить во временной области и провести корреляционный анализ с репером.

На фиг. 1 показан принцип применения представленного изобретения: фиг. 1а - блок-схема измерительного стенда для приема радиоизображения (фиг. 1б), получаемого при подаче питающего напряжения на микропроцессорное устройство (7).

Принятый логопериодической антенной (2) СКИ (4), обнаруживается и регистрируется сверхбыстродействующим осциллографом реального времени (3) с возможностью корреляционного анализа полученных значений.

На фиг. 1б отчетливо видна область конфигурирования микропроцессора на функционирование (4), а также его взаимодействие с периферией (5).

На фиг. 2а, б представлено детализированное радиоизображение, полученное в момент конфигурирования микропроцессора на функционирование на двух идентичных приборах.

Для сравнения представленных радиоизображений достаточно вычислить их взаимную корреляцию r:

где - выборки значений сигнала фиг. 2a, - выборки значений сигнала фиг. 2б, - средние значения выборок, М - число выборок.

При числе выборок М=100, взаимная корреляция r<0,7, что говорит о существенном различии исследуемых радиоизображений. Одновременно с этим, оценивая воспроизводимость радиоизображений для одного и тоже микропроцессорного устройства, при числе выборок М=100 взаимная корреляция r>0,9, что говорит о существенном сходстве исследуемых импульсов.

На фиг. 3 представлено радиоизображение, полученное в момент конфигурации микропроцессора (фиг. 3а), и подчиненной ему периферии (фиг. 3б - включение порта общего назначения, фиг. 3в - включение аналого-цифрового преобразователя).

Таким образом, предлагаемый метод не требует введения специализированных компонентов в топологию печатной платы электронного устройства, позволяя дистанционно, без разбора корпуса, без выведения дополнительного контактного разъема, провести его аутентификацию, снижая трудоемкость и сокращая время на проведение исследования.

Способ радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств, использующий регистрацию электрической составляющей электромагнитных излучений микропроцессора и подчиненной ему периферии, принятых логопериодической антенной после подачи питающего напряжения на устройство, в момент конфигурирования процессора на функционирование, посредством сверхбыстродействующего осциллографа реального времени, с последующей постобработкой сигнала методами прямого или стробоскопического масштабно-временного преобразования и вычислением взаимной корреляции полученных значений с репером с возможностью корреляционного анализа полученных значений в соответствии с представленной математической зависимостью

где - выборки значений репера, - выборки значений принятого сигнала, - средние значения выборок, М - число выборок, при числе выборок не менее 100 и взаимной корреляции репера и принятого сигнала r>0,9 определяют микропроцессорное устройство как являющееся идентичным прибором.