Physical Unclonable Functions (PUFs) are promising security primitives for resource-constrained IoT devices. And the XOR Arbiter PUF (XOR-PUF) is one of the most studied PUFs, out of an effort to improve the resistance against machine learning attacks of probably the most lightweight delay-based PUFs - the Arbiter PUFs. However, recent attack studies reveal that even XOR-PUFs with large XOR sizes are still not safe against machine learning attacks. Increasing PUF stages or components and using different challenges for different components are two ways to improve the security of APUF-based PUFs, but more stages or components lead to more hardware cost and higher operation power, and different challenges for different components require the transmission of more bits during operations, which also leads to higher power consumption. In this paper, we present a strategy that combines the choice of XOR Arbiter PUF (XOR-PUF) architecture parameters with the way XOR-PUFs are used to achieve lightweights in hardware cost and energy consumption as well as security against machine learning attacks. Experimental evaluations show that with the proposed strategy, highly lightweight component-differentially challenged XOR-PUFs can withstand the most powerful machine learning attacks developed so far and maintain excellent intra-device and inter-device performance, rendering this strategy a potential blueprint for the fabrication and use of XOR-PUFs for resource-constrained IoT applications.


翻译:然而,最近的攻击研究显示,即使是具有较大 XOR 尺寸的 XOR 极小的 XOR- PUF 结构参数也仍然无法抵御机器学习攻击。 增加PUF 阶段或组成部分,以及使用不同组成部分的不同挑战,是提高APUF PUF 安全性的两个途径,但更多的阶段或组成部分导致硬件成本增加和操作能力提高,而不同组成部分的不同挑战则要求在操作期间传播更多的比特,这也会导致更高的电力消耗。在本文件中,我们提出的战略是,将选择 XOR Arbiter PUF (XP-PUF) 结构参数与使用XOR-PUF 结构参数的方式结合起来,使用XOR-PUF 结构参数来实现硬件成本和能源消费的轻度,以及作为防止以APUF 为基础的PUF PUFs安全性攻击的两种途径,但更多的阶段或组成部分导致更多的硬件成本和更高的操作能力,不同组成部分的不同挑战需要在操作期间传播更多的部分,这也导致更高的电力消耗量。 本文中,我们提出的战略将X-rbrecial-ral-recial-real-comal a res-real stral 战略可以使X-real-review-res-real-real-real-recult能-real-res-real-reaction-real-real-real-real-real-reaction-real-real-real-real-reaction-real-reaction-re a a a 能够提出一种拟议的一种拟议的一种拟议的一种较轻的系统-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-re 战略。

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