• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.24 no.8
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• pp.1037-1043
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• 2020

This paper presents a new Physical Unclonable Function (PUF) security chip based on a low-cost, small-area, and low-power semiconductor process for IoT devices. The proposed security circuit has multiple challenge-to-response pairs (CRP) by adding the switching circuit to the cross-coupled path between two inverters of the SRAM structure and applying the challenge input. As a result, the proposed structure has multiple CRPs while maintaining the advantages of fast operating speed and small area per bit of the conventional SRAM based PUF security chip. In order to verify the performance, the proposed switched SRAM based PUF security chip with a core area of 0.095㎟ was implemented in a 180nm CMOS process. The measurement results of the implemented PUF show 4096-bit number of CRPs, intra-chip Hamming Distance (HD) of 0, and inter-chip HD of 0.4052.

• Review of KIISC
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• v.33 no.6
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• pp.37-43
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• 2023

현재 사용되고 있는 RSA, ECC 등 비대칭키 암호알고리즘은 앞으로 나올 양자컴퓨터와 양자알고리즘의 빠른 계산 속도로 알고리즘의 비가역성이 깨질 수 있음이 알려졌다. 이는 공개키로부터 비밀키를 계산할 수 있음을 의미한다. 이를 극복하기 위해 미국 국립표준기술연구소 (NIST)는 최근에 양자 내성 암호 (PQC) 알고리즘 선정과 표준화 작업을 진행해 왔으며, 4차 라운드에 진입해 있다. PQC 알고리즘에 필요한 PQC 비밀키는 PQC 알고리즘이 구현된 칩 외부에서 주입하거나 칩 내부에서 자체 생성을 하여 사용하는데, 이 비밀키를 비휘발성 메모리 (NVM) 등에 저장한다. 만약 시스템의 보안 취약성으로 인해 비밀키가 노출된다면 아무리 PQC 알고리즘이 강력해도 전체 시스템이 무너진다. 즉, 알고리즘의 수학적 능력과 무관하게 해당 보안 시스템은 무력화되는 것이다. 본 논문에서는 물리적 복제 방지 기능 (PUF)을 사용하여PQC 비밀키를 안전하게 보호하고, 이를 기반으로 전체 시스템을 보호할 것을 제안한다. PQC 비밀키가 외부에서 주입되면 해당키는 NVM에 저장되기 전에 PUF 키로 암호화 될 수 있다. PUF 값에서 파생되는 PUF 키는 필요할 때 마다 다시 만들어서 사용이 가능하므로 메모리에 저장할 필요가 없으며, 따라서 외부 공격에 PUF 키가 노출 되지 않는다. 반도체 수동소자로 이루어지는 Via PUF 기술은 최악의 환경 변화에도 그 특성이 유지되는 가장 최적의 PUF 기능을 제공한다.