Les fonctions physiquement unclonables (PUF) : une approche novatrice pour générer des signatures uniques et sécurisées dans les dispositifs électroniques

Physical Unclonable Functions (PUFs): A Novel Approach for Generating Unique and Secure Signatures in Electronic Devices

• Auteur / Autrice : Vasilii Kulagin
• Direction : Elena-Ioana Vatajelu, Giorgio Di natale
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Nano électronique et Nano technologies
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture des systèmes intégrés
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : AMfoRS - Architectures and Methods for Resilient Systems (Paolo MAISTRI)

Mots clés

Mots clés libres

Entropie

Fonctions physiquement unclonables (PUF)

Plateforme de test

Test platform

Entropy

Physical Unclonable Functions (PUFs)

Résumé

Les fonctions physiquement unclonables (PUF) tirent parti de la variabilité de fabrication intrinsèque introduite dans un dispositif électronique au cours du processus de fabrication pour générer une signature unique et sécurisée pour chaque appareil. Pour garantir la sécurité de cette signature, la clé secrète générée doit être unique d'un dispositif à l'autre (non clonable), et, pour un même dispositif, elle doit être robuste face au vieillissement et aux variations environnementales (reproductible). Cependant, plusieurs problèmes restent à étudier, notamment en ce qui concerne la véritable entropie que ce type de solution peut apporter. Cette thèse vise à poursuivre une étude initiée lors d'un stage, qui permettrait de concevoir des PUF de très haute qualité, basées sur un principe totalement novateur. Dans ce cadre, la thèse explorera une nouvelle méthode de génération de PUF qui seront intrinsèquement de qualité, à la fois sur ASIC et sur FPGA. En outre, la thèse comprendra une partie expérimentale de développement d'une plateforme (basée sur des SoC avec processeur, wifi et FPGA) pour tester et valider la solution sur un grand nombre de cartes. Cette plateforme permettra de caractériser la validité et la fiabilité de la solution proposée, ainsi que de mesurer l'entropie réelle générée par les PUF.

Physically Unclonable Functions (PUFs) leverage the intrinsic manufacturing variability introduced in an electronic device during the fabrication process to generate a unique and secure signature for each device. To ensure the security of this signature, the secret key generated must be unique from one device to another (unclonable), and for the same device, it must be robust against aging and environmental variations (reproducible). However, several problems still need to be studied, particularly concerning the true entropy that this type of solution can provide. This thesis aims to continue a study initiated during an internship, which would allow the design of very high-quality PUFs based on a completely novel principle. In this context, the thesis will explore a new method for generating PUFs that will be intrinsically high-quality, on both ASIC and FPGA. Furthermore, the thesis will include an experimental part of developing a platform (based on SoCs with processors, Wi-Fi, and FPGA) to test and validate the solution on a large number of cards. This platform will enable the characterization of the validity and reliability of the proposed solution, as well as the measurement of the true entropy generated by the PUFs.