Physical Unclonable Functions (PUFs) are promising security primitives for resource-constrained network nodes. The XOR Arbiter PUF (XOR PUF or XPUF) is an intensively studied PUF invented to improve the security of the Arbiter PUF, probably the most lightweight delay-based PUF. Recently, highly powerful machine learning attack methods were discovered and were able to easily break large-sized XPUFs, which were highly secure against earlier machine learning attack methods. Component-differentially-challenged XPUFs (CDC-XPUFs) are XPUFs with different component PUFs receiving different challenges. Studies showed they were much more secure against machine learning attacks than the conventional XPUFs, whose component PUFs receive the same challenge. But these studies were all based on earlier machine learning attack methods, and hence it is not clear if CDC-XPUFs can remain secure under the recently discovered powerful attack methods. In this paper, the two current most powerful two machine learning methods for attacking XPUFs are adapted by fine-tuning the parameters of the two methods for CDC-XPUFs. Attack experiments using both simulated PUF data and silicon data generated from PUFs implemented on field-programmable gate array (FPGA) were carried out, and the experimental results showed that some previously secure CDC-XPUFs of certain circuit parameter values are no longer secure under the adapted new attack methods, while many more CDC-XPUFs of other circuit parameter values remain secure. Thus, our experimental attack study has re-defined the boundary between the secure region and the insecure region of the PUF circuit parameter space, providing PUF manufacturers and IoT security application developers with valuable information in choosing PUFs with secure parameter values.


翻译:不受资源限制的网络节点的 XOR 校准器 PUF (XOR PUF 或 XPUF) 是经过深入研究的PUF, 目的是提高Arbiter PUF的安全性。 这可能是最轻的延迟的 PUF 。 最近, 发现了非常强大的机器学习攻击方法, 并且能够很容易地打破大型的 XPUF, 这些方法对早期的机器学习攻击方法非常安全。 受到质疑的 XPUF( CDC- XPUF) 是具有不同组成部分的 XPUF 的 XPUF( XOR 或 XPPUF ) 。 研究显示它们比常规的 XPUFP( 或 X) PUFS (X) 更安全得多。 但是这些研究都是基于早期的机器学习攻击方法的, 因此不清楚CDC- XUFFS 在最近发现的强攻击方法下, 目前两种攻击 X 最强的机器学习方法都是在PPUFFFUF 之间进行精确的 攻击的 。

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