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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Les fonctions physiques inclonables

Florian Praden12 Jacques Fournier2 Assia Tria12

1Laboratoire Systegravemes amp Architectures SeacutecuriseacutesEacutecole des mines de Saint-Etienne

2CEA LETI MINATEC

CryptorsquoPuces 2011

1 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion3 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

4 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

4 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

9e015a4749f0larrminusminusminusminusminusminusminusminusminusminusminus

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Contexte

Fonctionnement

40b43b4a33minusminusminusminusminusminusminusminusminusrarr

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Contexte

Fonctionnement

40b43b4a33minusminusminusminusminusminusminusminusminusrarr

rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

rArr

Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

5 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

Tatouage (watermarking)6 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

7 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion3 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

4 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

4 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

9e015a4749f0larrminusminusminusminusminusminusminusminusminusminusminus

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Contexte

Fonctionnement

40b43b4a33minusminusminusminusminusminusminusminusminusrarr

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Contexte

Fonctionnement

40b43b4a33minusminusminusminusminusminusminusminusminusrarr

rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

rArr

Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

Tatouage (watermarking)6 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion3 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

4 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

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Fonctionnement

40b43b4a33minusminusminusminusminusminusminusminusminusrarr

rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

rArr

Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion2 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

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3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

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3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

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Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

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Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Problematique

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Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

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Problematique

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Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

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Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

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Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

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Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

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Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

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Seacutecuriteacute Puces

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Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

9e015a4749f0larrminusminusminusminusminusminusminusminusminusminusminus

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Contexte

Fonctionnement

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Contexte

Fonctionnement

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rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

rArr

Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion3 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

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Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

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Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

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Besoins amp axes de recherche

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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Publications

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

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La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

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Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

Problegraveme de lrsquoauthentification des puces elles-mecircmes

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Contexte

Fonctionnement

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Fonctionnement

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rArr

La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

rArr

Suis-je capable de simuler la puce Suis-je capable de reproduire la puce Suis-je capable de trouver le secret partageacute

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

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Contexte

Le contexte aujourdrsquohui

Seacutecuriteacute Puces

Geacuteneacuteration de valeurs aleacuteatoires

Geacuteneacuteration stockage de secret partageacute

Exeacutecution drsquoalgorithmes sensibles de maniegravere seacutecuriseacutee

Problematique

Solutions existantes TPM (Trusted Plateform Module)carte agrave puces

Mais non suffisantes carcoucircteuse (personnalisation en milieu seacutecuriseacute )stockage de clef en meacutemoire rarr risques de seacutecuriteacute solutionsexistantes coucircteuses et pas infaillibles

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Seacutecuriteacute Puces

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Seacutecuriteacute Puces

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La puce est-elle originale La puce est-elle autoriseacutee La puce est-ell integravegre Geacuteneacuteration drsquoune clef partageacutee

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1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

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Axes de recherche

PUF

Tatouage (watermarking)6 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

TOISE wwwteisaunicanesgimenproyectoid=90UNIQUE wwwunique-securityeu

7 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

Axes de recherche

PUF

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

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Besoins amp axes de recherche

Besoins amp axes de recherche

Reacutesumeacute des besoins

1 Fabrication facile et coucirct peu important2 Interrogation aiseacutee de la puce3 Contre-faccedilon impossible4 Geacuteneacuterationstockage de secret partageacute5 Authentification de la puce possible6 Inclonabiliteacute de la puce7 Inteacutegriteacute de la puce8 Stabiliteacute de la puce dans le temps9 Variabiliteacute importante entre puces

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PUF

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Petit historique

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Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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Publications

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

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Petit historique

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Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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Publications

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

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Publications

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

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Petit historique

Petit historique sur les PUFs

Noms

il existe plusieurs nomsPOWF Physical One-Way FunctionPRF Physical Random FunctionPUF Physical Unclonable Function

mais de nos jours la plus utiliseacutee est PUF

Publications

Thegravese de R Pappu en 2001 ([Pap01]) sur les POWF OpticalPUF amp theacuteorieBrevet de J Brosow laquoMethod and system for verifyingauthenticity safe against forgeryraquo (1980)

Projets

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Termes

Termes

BDD base de donneacutee

CRP Challenge-Response Pair

Variation intra variation entre diffeacuterentes exeacutecutions de la mecircmepuce

Variation inter variation entre diffeacuterentes puces

9 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion10 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Termes

Termes

BDD base de donneacutee

CRP Challenge-Response Pair

Variation intra variation entre diffeacuterentes exeacutecutions de la mecircmepuce

Variation inter variation entre diffeacuterentes puces

9 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion10 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Entreprises

Entreprises

Intrinsic-ID

Creacuteeacute par Pim Tuyls

Technologie agrave base de SRAM

Verayo

Anciennement PUFCO (2005) creacuteeacute par Dr Devadas (MIT) etTom Ziola

Technologie agrave base drsquoArbiter amp de Ring Oscillator

Veratag

Creacuteeacute en 2007

Creacuteeacute par Cornell Universityrsquos Craighead Research Group IthacaNew York

Technologie agrave base de MEMS resonators

8 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Termes

Termes

BDD base de donneacutee

CRP Challenge-Response Pair

Variation intra variation entre diffeacuterentes exeacutecutions de la mecircmepuce

Variation inter variation entre diffeacuterentes puces

9 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion10 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Termes

Termes

BDD base de donneacutee

CRP Challenge-Response Pair

Variation intra variation entre diffeacuterentes exeacutecutions de la mecircmepuce

Variation inter variation entre diffeacuterentes puces

9 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion10 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion10 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion11 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Initialisation

Geacuteneacuterer unchallenge

Challenger la PUF

Enregistrer le CRPs

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Authentification detections de contrefaccedilon

Utilisation

Lire la PUF avec unchallenge de la BDD

Challenge ≃Reacuteponserarr bonnepuce

Effacer le challengede la BDD

Utiliteacute

Origine des puces(marcheacute noirgris)

Controcircle deslicences

Non modification

12 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion13 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Initialisation

Preacutesentation drsquoun challenge

Geacuteneacuteration du syndrome

Reacutecupeacuteration de la clef

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Geacuteneacuteration de clef

Geacuteneacuteration de clef

Description Utilisation

Lire la PUF

Corriger sa sortie

Application drsquoun Hash (Seacutecuriteacute)

Algorithme de geacuteneacuteration de clef de session

14 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion15 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP

Binding IP [GMS09]

Faire en sorte de valider une SWIP sur un couple HWIPFPGA

Sur un autre HWIP cela ne marchera pas

Sur un autre FPGA non plus

16 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion17 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion18 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

FIGURE Source [GMS09]

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs optiques

Optical(O)-PUF

Description

Deacutecrit dans [Pap01]

Dopage drsquoune surface transparente avec des particules

Image par rayon laser de la structure

Challenge incidence du rayon

Deacutepend du focus de la longueur drsquoonde de lrsquoangle du laser

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Mise en oeuvre complexe

Geacuteneacuteration de secretimpossible

Inteacutegriteacute seulement parreflexion

Ameacutelioration

Reconfiguration [KSS+09]Inteacutegrer le capteur [Gas03]

geacuteneacuteration de secret

19 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Merci de votre attention

Questions

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion20 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Coating PUF

Description

Deacutecrit dans [Pos98] et [Tv05]

Capacitance entre deux capteurs

Introduction volontaire drsquoaleacuteatoire

Forces amp faiblesses

Process de fabrication changeacute

Resistance aux FIB

21 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de lrsquoenvironnement

Equivalent Resistance PUF

Description

Power Distribution

Deacutecrit dans [HAP09]2 signatures

Voltage DropReacutesistance eacutequivalente

Forces amp faiblesses

StabiliteacuteAmeacuteliorations

Ajout de capteursinternes

analogiqueampli op

22 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion23 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Description

Deacutecrit dans [GKST07b] [HBF07] et [GKST07a]

Meacutemoire non initialiseacutee

δV rarr valeur initiale

δV deacutependant du process

stabiliteacuterarr Helper Data amp Extractor

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Quelques valeurs [Col09]

Meacutemoire SRAM agrave 0rarr 475 agrave 495

Variation intra SRAM 8rarr 21

Variation inter SRAM 40rarr 60

Entropie 797rarr 799 (8)

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

SRAM-PUF

Forces amp Faiblesses

ldquoUsurerdquo

non impleacutementableen FPGA

reacuteutilisation de laRAM

Commercialisation

Intrinsic ID

24 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Quelques valeurs

Variation intra 6

Variation inter 50

Entropie 078 (1)

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par eacuteleacutement meacutemoire

B-PUF

Descripion

Brarr Butterfly

Deacutecrit dans [KGM+08]

Eacutemuler une SRAM avec deacutelais

Deux latches entre-croiseacutes

Forces et faiblesses

(non) impleacutementable dans un FPGA

25 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion26 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

description

Deacutecrit dans [GCvDD02b] [Gas03] [SD07]

ROrarr Ring Oscillator

Mesure du deacutelai

Seacutelection drsquoun couple et on compare la freacutequence

Impleacutementable sur FPGA par hard-macro ([MMS09])

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

RO-PUF

Forces amp faiblesses

Apprentissage

Synchronisation intra-RO

Tempeacuteraturerarr RO-TAC[QY09]

Commercialisation

Verayo

27 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

description

Ararr Arbiter

Deacutecrit dans [LLG+04] [Lim04]

Chemin de MUX dirigeacute par le Challenge

On envoie un stimulus

Stocke le plus rapide

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF

Forces amp faiblesses

Non impleacutementable par unFPGA (symeacutetrie)

lineacuteariteacuterarr Apprentissage

Tempeacuterature

Commercialisation

Verayo

28 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs par mesure de deacutelais

A-PUF ameacutelioreacute

Casser la lineacuteariteacute

XOR-A-PUF

FF-A-PUF[Lim04]

Complexiteacute

LW-PUF

29 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Autres

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion30 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Par perturbation

PE-PUF (Process andenvironnementvariation) [WT10]

CNN-PUF (CellularNeural (Nonlinear)Networks)

MEMS resonators

Non-eacutelectronique

Optical [Pap01][PRTG02]

Optical Integrated[Gas03]

paper PUF [Bau83][BCJ+05]

CD PUF [HDS09]

RF-DNA [DK07]

Magnetic

Acoustic [Tv05]

31 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Autres PUF

Eacutelectronique Analog

Vt PUF [LDT00]

Power DistributionPUF [HAP09]

coating [Pos98] [Tv05]

LC PUF [GvT+09]

Autres

fluorescent PUF

diode breakdownPUF

phosphor PUF [JC08]

Deacutelai

Arbiter [LLG+04][Lim04]

FF [Lim04]

RO [Gas03][GCvDD02b] [SD07]

TriState [OHS08]

Meacutemoire

SRAM [GKST07b][HBF07]

Butterfly [KGM+08]

Latch PUF [SHO07]

Flip-Flop PUF[vdLSHT10]

32 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Autres

Concept

Concept

POK [Gas03] [BCI09]

Reconfigurable PUF [KSS+09]

Controlled PUF [GCvDD02a] [SM09]

QR (Quantum Readout) [Sko09]

Public PUF [Csa09] [BP09] [Ruuml09]

33 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion34 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

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Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

36 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

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Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

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References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Conception

EM-PUF

Principe

Utilisation des eacutemanationsEM

Template drsquoune puce enEMUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Problegravemes

Positionnement de lasonde

Type de sonde

Influence externe

preacuteparation de la puce

Utiliteacute

Non modification

Clonage difficile

Deacutetection de trojan

Eacutequipement simple

Mesure localiseacutee

Problegravemes

Type de boitier

Instructionsdonneacuteesagrave eacutexecuterAide agrave lacaracteacuterisation

Puce modifieacutee 35 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

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Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

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Micro-probing(FIB)

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Seacutecuriteacute Attaques

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Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

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Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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Seacutecuriteacute Attaques

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Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

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Coating PUF

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Abordeacute

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OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Eacutevolution

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conception

SPA-PUF

Principe

Utilisation de laconsommationglobale

Ressemble agravelrsquoER-PUFUtilisation

authenticiteacuteinteacutegriteacute

Plus de problegraveme desondepositionnement

Inteacuterecirct

Non modification dela puce

Clonage difficile

Mesure globale

Deacutetection de trojan

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

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Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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Attaques

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Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Attaques

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Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Plan1 Introduction

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2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

37 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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AttaquesfreacutequentiellesEM

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

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Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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Questions

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

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Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

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Seacutecuriteacute Attaques

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Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

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ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

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Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

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Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Conclusion

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ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Eacutevolution

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

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Questions

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Seacutecuriteacute Attaques

Attaques

Geacuteneacuteral

Essais drsquoattaques de diffeacuterents type de PUFsSPADPADFA

Fuite drsquoinformation due aux codes correcteurs drsquoerreur

Modification des vecteurs de corrections drsquoerreurs

Coating PUF

Attaques lasertransitoires

SRAM PUF

Micro-probing(FIB)

Micro-sondeEM

RO PUF

AttaquesfreacutequentiellesEM

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Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Plan1 Introduction

ContexteBesoins amp axes de recherchePetit historiqueEntreprisesTermes

2 ApplicationsAuthentification detections de contrefaccedilonGeacuteneacuteration de clefBinding IP

3 Principaux types de PUFsPUFs optiquesPUFs par mesure de lrsquoenvironnementPUFs par eacuteleacutement meacutemoirePUFs par mesure de deacutelaisAutres

4 Axes de rechechesConceptionSeacutecuriteacute Attaques

5 Conclusion38 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

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ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

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Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ButterflyFPGA

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Conclusion

Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

Les PUFs

Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

Les PUFs

Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ButterflyFPGA

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ButterflyFPGA

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

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Merci de votre attention

Questions

43 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

45 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Abordeacute

ApplicationsPUFs

OptiqueCoatingPower DistributionSRAMButterflyRing oscillatorArbiter

Les PUFs

OptiqueMise en oeuvrecomplexeGeacuteneacuteration desecret impossible

Coatingrajout drsquounprocess decoatingreacutesistance auxprobing

39 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

SRAMusurepas de challengeFPGA impossible

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

40 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Eacutevolution

41 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Conclusion

Conclusions

Sujet inter-disciplinaireCryptographiePhysiqueIntelligence artificielle

Voies drsquoattaque sur les PUFs tregraves diversesLearningSide ChannelVecteurs publiquesProtocolaire

Besoins industriels bien deacutefinis Bas coucirctViableStable

42 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

44 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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PUFs

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Power DistributionGeacuteneacuteration desecret impossibleStabiliteacute

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ArbiterAttaquable(learning)FPGA impossible

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PUFs

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Ring oscillatorAttaquable(learning)SynchronisationBeaucoup de ROnon utiliseacute

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References I

DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

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References II

Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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DW Bauder An anti-counterfeiting concept for currencysystems Tech Report Research report PTK-11990 SandiaNational Labs Albuquerque NM 1983

Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

James D R Buchanan Russell P Cowburn Ana-VanessaJausovec Dorotheacutee Petit Peter Seem Gang Xiong DelAtkinson Kate Fenton Dan A Allwood and Matthew T BryanForgery lsquofingerprintingrsquo documents and packaging Nature 436(2005) no 7050 475

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Nathan Beckmann and Miodrag Potkonjak Hardware-basedpublic-key cryptography with public physically unclonablefunctions 206ndash220

Robyn Colopy Sram characteristics as physical unclonablefunctions Tech report WORCESTER POLYTECHNICINSTITUTE March 2009 Project Number MQP-BS2-0803

Ulrich Ruumlhrmair Qingqing Chen Paolo Lugli Ulf SchlichtmannMartin Stutzmann Gyoumlrgy Csaba Towards electrical integratedimplementations of simpl systems Cryptology ePrint ArchiveReport 2009278 2009 httpeprintiacrorg

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Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

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Julien Bringer Herveacute Chabanne and Thomas Icart On physicalobfuscation of cryptographic algorithms INDOCRYPT rsquo09 Proceedings of the 10th International Conference on Cryptologyin India (Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 88ndash103

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S S Kumar J Guajardo R Maes G-J Schrijen and P TuylsThe butterfly puf protecting ip on every fpga Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST 20082008 pp 67ndash70

K Kursawe A-R Sadeghi D Schellekens B Skoric andP Tuyls Reconfigurable physical unclonable functions - enablingtechnology for tamper-resistant storage Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST rsquo092009 pp 22ndash29

K Lofstrom WR Daasch and D Taylor Ic identification circuitusing device mismatch Solid-State Circuits Conference 2000Digest of Technical Papers ISSCC 2000 IEEE International2000 pp 372 ndash373

50 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VIII

Daihyun Lim Extracting Secret Keys from Integrated CircuitsMasterrsquos thesis MIT USA 2004

JW Lee Daihyun Lim B Gassend GE Suh M van Dijk andS Devadas A technique to build a secret key in integratedcircuits for identification and authentication applications VLSICircuits 2004 Digest of Technical Papers 2004 Symposium onjune 2004 pp 176 ndash 179

Sergey Morozov Abhranil Maiti and Patrick Schaumont Acomparative analysis of delay based puf implementations onfpga Cryptology ePrint Archive Report 2009629 2009httpeprintiacrorg

E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

51 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References IV

Blaise Gassend Dwaine Clarke Marten van Dijk and SrinivasDevadas Silicon physical random functions Proceedings of the9th ACM conference on Computer and communications security(New York NY USA) CCS rsquo02 ACM 2002 pp 148ndash160

J Guajardo S S Kumar G-J Schrijen and P Tuyls Physicalunclonable functions and public-key crypto for fpga ip protectionProc Int Conf Field Programmable Logic and Applications FPL2007 2007 pp 189ndash195

Jorge Guajardo Sandeep Kumar Geert-Jan Schrijen and PimTuyls Fpga intrinsic pufs and their use for ip protectionCryptographic Hardware and Embedded Systems - CHES 2007(Pascal Paillier and Ingrid Verbauwhede eds) Lecture Notes inComputer Science vol 4727 Springer Berlin Heidelberg 2007101007978-3-540-74735-2_5 pp 63ndash80

47 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References V

M A Gora A Maiti and P Schaumont A flexible design flow forsoftware ip binding in commodity fpga Proc IEEE Int SympIndustrial Embedded Systems SIES rsquo09 2009 pp 211ndash218

Jorge Guajardo Boris Škoric Pim Tuyls Sandeep S KumarThijs Bel Antoon H Blom and Geert-Jan SchrijenAnti-counterfeiting key distribution and key storage in anambient world via physical unclonable functions InformationSystems Frontiers 11 (2009) no 1 19ndash41

R Helinski D Acharyya and J Plusquellic A physicalunclonable function defined using power distribution systemequivalent resistance variations Proc 46th ACMIEEE DesignAutomation Conf DAC rsquo09 2009 pp 676ndash681

48 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VI

Daniel E Holcomb Wayne P Burleson and Kevin Fu Initial sramstate as a fingerprint and source of true random numbers for rfidtags In Proceedings of the Conference on RFID Security 2007

Ghaith Hammouri Aykutlu Dana and Berk Sunar Cds havefingerprints too CHES rsquo09 Proceedings of the 11th InternationalWorkshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems(Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 348ndash362

Dan Jiang and Cheun Ngen Chong Anti-counterfeiting usingphosphor puf Anti-counterfeiting Security and Identification2008 ASID 2008 2nd International Conference on aug 2008pp 59 ndash62

49 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

51 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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M A Gora A Maiti and P Schaumont A flexible design flow forsoftware ip binding in commodity fpga Proc IEEE Int SympIndustrial Embedded Systems SIES rsquo09 2009 pp 211ndash218

Jorge Guajardo Boris Škoric Pim Tuyls Sandeep S KumarThijs Bel Antoon H Blom and Geert-Jan SchrijenAnti-counterfeiting key distribution and key storage in anambient world via physical unclonable functions InformationSystems Frontiers 11 (2009) no 1 19ndash41

R Helinski D Acharyya and J Plusquellic A physicalunclonable function defined using power distribution systemequivalent resistance variations Proc 46th ACMIEEE DesignAutomation Conf DAC rsquo09 2009 pp 676ndash681

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VI

Daniel E Holcomb Wayne P Burleson and Kevin Fu Initial sramstate as a fingerprint and source of true random numbers for rfidtags In Proceedings of the Conference on RFID Security 2007

Ghaith Hammouri Aykutlu Dana and Berk Sunar Cds havefingerprints too CHES rsquo09 Proceedings of the 11th InternationalWorkshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems(Berlin Heidelberg) Springer-Verlag 2009 pp 348ndash362

Dan Jiang and Cheun Ngen Chong Anti-counterfeiting usingphosphor puf Anti-counterfeiting Security and Identification2008 ASID 2008 2nd International Conference on aug 2008pp 59 ndash62

49 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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S S Kumar J Guajardo R Maes G-J Schrijen and P TuylsThe butterfly puf protecting ip on every fpga Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST 20082008 pp 67ndash70

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50 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VIII

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JW Lee Daihyun Lim B Gassend GE Suh M van Dijk andS Devadas A technique to build a secret key in integratedcircuits for identification and authentication applications VLSICircuits 2004 Digest of Technical Papers 2004 Symposium onjune 2004 pp 176 ndash 179

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E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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Dan Jiang and Cheun Ngen Chong Anti-counterfeiting usingphosphor puf Anti-counterfeiting Security and Identification2008 ASID 2008 2nd International Conference on aug 2008pp 59 ndash62

49 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VII

S S Kumar J Guajardo R Maes G-J Schrijen and P TuylsThe butterfly puf protecting ip on every fpga Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST 20082008 pp 67ndash70

K Kursawe A-R Sadeghi D Schellekens B Skoric andP Tuyls Reconfigurable physical unclonable functions - enablingtechnology for tamper-resistant storage Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST rsquo092009 pp 22ndash29

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50 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VIII

Daihyun Lim Extracting Secret Keys from Integrated CircuitsMasterrsquos thesis MIT USA 2004

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E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VII

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K Kursawe A-R Sadeghi D Schellekens B Skoric andP Tuyls Reconfigurable physical unclonable functions - enablingtechnology for tamper-resistant storage Proc IEEE IntWorkshop Hardware-Oriented Security and Trust HOST rsquo092009 pp 22ndash29

K Lofstrom WR Daasch and D Taylor Ic identification circuitusing device mismatch Solid-State Circuits Conference 2000Digest of Technical Papers ISSCC 2000 IEEE International2000 pp 372 ndash373

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VIII

Daihyun Lim Extracting Secret Keys from Integrated CircuitsMasterrsquos thesis MIT USA 2004

JW Lee Daihyun Lim B Gassend GE Suh M van Dijk andS Devadas A technique to build a secret key in integratedcircuits for identification and authentication applications VLSICircuits 2004 Digest of Technical Papers 2004 Symposium onjune 2004 pp 176 ndash 179

Sergey Morozov Abhranil Maiti and Patrick Schaumont Acomparative analysis of delay based puf implementations onfpga Cryptology ePrint Archive Report 2009629 2009httpeprintiacrorg

E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References VIII

Daihyun Lim Extracting Secret Keys from Integrated CircuitsMasterrsquos thesis MIT USA 2004

JW Lee Daihyun Lim B Gassend GE Suh M van Dijk andS Devadas A technique to build a secret key in integratedcircuits for identification and authentication applications VLSICircuits 2004 Digest of Technical Papers 2004 Symposium onjune 2004 pp 176 ndash 179

Sergey Morozov Abhranil Maiti and Patrick Schaumont Acomparative analysis of delay based puf implementations onfpga Cryptology ePrint Archive Report 2009629 2009httpeprintiacrorg

E Ozturk G Hammouri and B Sunar Physical unclonablefunction with tristate buffers Proc IEEE Int Symp Circuits andSystems ISCAS 2008 2008 pp 3194ndash3197

51 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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R Posch Protecting devices by active coating no 7 652ndash668|http wwwjucsorgjucs_4_7protecting_devices_by_active|

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Gang Qu and Chi-En Yin Temperature-aware cooperative ringoscillator puf Proc IEEE Int Workshop Hardware-OrientedSecurity and Trust HOST rsquo09 2009 pp 36ndash42

Ulrich Ruumlhrmair Simpl systems On a public key variant ofphysical unclonable functions Cryptology ePrint Archive Report2009255 2009 httpeprintiacrorg

52 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

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G E Suh and S Devadas Physical unclonable functions fordevice authentication and secret key generation Proc 44thACMIEEE Design Automation Conf DAC rsquo07 2007 pp 9ndash14

Y Su J Holleman and B Otis A 16pjbit 96generating circuitusing process variations Solid-State Circuits Conference 2007ISSCC 2007 Digest of Technical Papers IEEE InternationalFeb 2007 pp 406ndash611

Boris Skoric Quantum readout of physical unclonable functions Remote authentication without trusted readers and authenticatedquantum key exchange without initial shared secrets CryptologyePrint Archive Report 2009369 2009httpeprintiacrorg

53 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References XI

Boris Skoric and Marc X Makkes Flowchart description ofsecurity primitives for controlled physical unclonable functionsCryptology ePrint Archive Report 2009328 2009httpeprintiacrorg

Pim Tuyls and Boris Škoric Secret key generation from classicalphysics Philips Research Book Series ch AmIware HardwareTechnology Drivers of Ambient Intelligence pp 421ndash447Springer 2005

Vincent van der Leest Geert-Jan Schrijen Helena Handschuhand Pim Tuyls Hardware intrinsic security from d flip-flopsProceedings of the fifth ACM workshop on Scalable trustedcomputing (New York NY USA) STC 2010 ACM 2010pp 53ndash62

54 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

References XII

Xiaoxiao Wang and M Tehranipoor Novel physical unclonablefunction with process and environmental variations ProcDesign Automation amp Test in Europe Conf amp Exhibition (DATE)2010 pp 1065ndash1070

55 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP [GMS09]

56 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

57 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

57 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

57 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement CNN-PUF

Description

CNNrarr Cellular Nonlinear Networks

Influence des cellules entre-elle

Reseau pseudo-chaotique

Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

Difficile agrave simuler rapidement

Inclonabiliteacute

commercialiseacute par Veratag

58 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF TriState-PUF

59 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

60 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

60 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

64 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Binding IP [GMS09]

56 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

57 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

57 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

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Mesure drsquoenvironnement CNN-PUF

Description

CNNrarr Cellular Nonlinear Networks

Influence des cellules entre-elle

Reseau pseudo-chaotique

Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

Difficile agrave simuler rapidement

Inclonabiliteacute

commercialiseacute par Veratag

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A-PUF TriState-PUF

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A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

60 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

60 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

Mesure drsquoenvironnement QR-PUF

Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

Candidat variante drsquoune Optical PUF

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PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

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Description

QRrarr Quantum Readout

PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

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Description

CNNrarr Cellular Nonlinear Networks

Influence des cellules entre-elle

Reseau pseudo-chaotique

Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

Difficile agrave simuler rapidement

Inclonabiliteacute

commercialiseacute par Veratag

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A-PUF TriState-PUF

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A-PUF TriState-PUF

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Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

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A-PUF TriState-PUF

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Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

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A-PUF XORA-PUF

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Securise le A-PUF

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Temp

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FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

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LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

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Temp

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TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

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PUF quantique

Le challenge est quantique et la reacuteponse aussi

Inclonabiliteacute venant de lrsquoinclonabiliteacute des eacutetats quantiques

Problegraveme

aucune PUF de ce type nrsquoexiste

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Influence des cellules entre-elle

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Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

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A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

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k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

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Temp

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Temp

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Temp

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PUF quantique

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Problegraveme

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CNNrarr Cellular Nonlinear Networks

Influence des cellules entre-elle

Reseau pseudo-chaotique

Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

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A-PUF TriState-PUF

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Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

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Tempeacuterature

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Tempeacuterature

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Temp

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Influence des cellules entre-elle

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Exitation de cellulesrarr challenge

Divers

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Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

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Temp

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          • • Axes de recheches
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Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

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Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

64 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF TriState-PUF

description

Un arbiter avec une cellule 3-stateAdvantage

Comsommation (23 100MHz 18 10MHz)Place (23)Se comporte comme un A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Tempeacuterature

60 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

64 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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A-PUF XORA-PUF

Description

k-Arbiter que lrsquoon XOR

Securise le A-PUF

Faiblesse

Apprentissage

Temp

61 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

64 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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A-PUF FFA-PUF

Description

FFrarr FeedForward

Arbiter avec boucles de feed-forward

Faiblesse

Apprentissage

Temp

62 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

LogosEMSE-SAS

Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

63 64 FPraden JFournier and ATria Les PUF

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Introduction Applications Principaux types de PUFs Axes de recheches Conclusion References Annexes

RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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A-PUF LW-PUF

Description

LWrarr LightWeight

Le challenge inter est diff du challenge externe

Faiblesse

Apprentissage

Temp

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
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  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion

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RO-PUF TACRO-PUF

Description

TACROrarr Temperative Aware Cooperative Ring Oscillator

RO-PUF avec des senseur de temp

Plus de logique

Separation en 3 groupes bonnemauvaise forallt et bonnes parmorceaux

Recombinaison du groupe 3 en fct de la temp

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• Introduction
• • Contexte
  • Besoins amp axes de recherche
  • Petit historique
  • Entreprises
  • Termes
  • • Applications
    • • Authentification detections de contrefaccedilon
      • Geacuteneacuteration de clef
      • Binding IP
      • • Principaux types de PUFs
        • • PUFs optiques
          • PUFs par mesure de lenvironnement
          • PUFs par eacuteleacutement meacutemoire
          • PUFs par mesure de deacutelais
          • Autres
          • • Axes de recheches
            • • Conception
              • Seacutecuriteacute Attaques
              • • Conclusion