Fast and Robust Speckle Pattern Authentication by Scale Invariant Feature Transform algorithm in Physical Unclonable Functions
Istituto di Nanoscienze CNR-NANO, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Istituto di Nanotecnologia CNR-NANOTEC, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；CNR-INO - National Institute of Optics（意大利国家研究委员会光学研究所）；European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS), University of Florence（佛罗伦萨大学非线性光谱学欧洲实验室）；Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM)（意大利国家计量研究所）
本文提出基于SIFT算法的快速稳健斑点图案认证方法，提升PUF在高安全认证和防伪中的应用可靠性。
2025-04-28 cs.CR physics.app-ph physics.optics
Exposing Vulnerabilities in Counterfeit Prevention Systems Utilizing Physically Unclonable Surface Features
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；NC State University（北卡罗来纳州立大学）
本文揭示了基于纸张PUF的防伪系统在物理和数字领域的漏洞，并设计了攻击方法以破坏认证过程，强调了对可靠防伪技术的安全防护需求。
2025-12-09 cs.CR eess.SP
InterPUF: Distributed Authentication via Physically Unclonable Functions and Multi-party Computation for Reconfigurable Interposers
University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
InterPUF通过物理不可克隆函数和多方计算实现分布式认证，为可重构互插件提供安全且高效的认证方案。
2026-01-16 cs.AR cs.CR
Unconditionally secure credit/debit card chip scheme and physical unclonable function
基于物理学的Kirchhoff定律-Johnson-noise（KLJN）密钥交换为信用卡/借记卡芯片认证和支付提供了一种新的简单的不可克隆系统。该方案的密钥交换、认证和通信都是无条件安全的，因此无论是基于数学的攻击还是基于概率的攻击都无法破解该方案。卡中芯片和终端之间的欧姆连接和短接线长度构成了KLJN协议的理想设置，即使是最简单的版本也为信用卡/借记卡芯片和物理不可克隆功能的应用提供了前所未有的安全性和隐私性。
2016-07-20 cs.CR cs.ET
An Efficient Authentication Protocol for Smart Grid Communication Based on On-Chip-Error-Correcting Physical Unclonable Function
针对智能电网中智能电表物理安全及PUF可靠性与计算开销问题，提出OCEC PUF并设计SM与NG间轻量级认证协议，证明其在CK模型下安全且性能更优。
2023-07-23 cs.CR
An Optical-Fiber-Based Key for Remote Authentication of Users and Optical Fiber Lines
本研究利用标准通信光纤内部折射率波动产生的独特后向散射图案作为PUF，通过OTDR实现数十公里距离的远程认证，验证了图案的唯一性与可复现性并提出协议框架。
2023-07-19 cs.CR physics.optics
Introduction to Physically Unclonable Fuctions: Properties and Applications
本文介绍了硬件安全领域物理不可克隆函数（PUFs）的定义、特性与应用，并以环形振荡器PUF为例展示了其一般设计结构。
2024-02-14 cs.CR eess.SP
A ReRAM Physically Unclonable Function (ReRAM PUF)-based Approach to Enhance Authentication Security in Software Defined Wireless Networks
物联网（IoT）网络中连接到互联网的无处不在的无线设备的数量呈指数级增长，这突出了在软件定义无线联网（SDWN）下的这种大规模网络中对数据流管理的新范例的需要。物联网设备可用的有限功率和计算能力以及SDWN中的集中式管理和决策方法为网络带来了一系列全新的安全威胁。特别地，SDWN中的控制器和转发设备之间的认证机制是保密性和完整性方面的关键挑战。传统的认证协议的基础上公钥基础设施（PKI），不再足以为这些网络考虑的大规模和异构性的性质，以及他们的部署成本，和安全漏洞，由于密钥分配和存储。我们提出了一种新的安全协议的基础上物理不可克隆功能（PUF）被称为硬件安全原语，以提高认证安全的SDWN。在这种方法中，数字PUF是使用嵌入在大多数物联网设备中的电阻随机存取存储器（ReRAM）纳米材料的固有随机性开发的，以实现这些网络中的安全认证和访问控制。这些PUF是基于一种新颖的多状态方法开发的，其中预测由于环境中的物理变化而导致的自然漂移，以减少在不同情况下测试的PUF的挑战-响应对中的潜在错误。我们还提出了一个基于PUF的PKI协议来保护SDWN中的控制器。在实验结果中评估了所开发的基于ReRAM的PUF的性能。
2017-12-21 cs.CR cs.NI
Physically Unclonable Functions for Secure IoT Authentication and Hardware-Anchored AI Model Integrity
Department of Electrical and Computer Science, Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学电气与计算机科学系）
本文综述了用于AI赋能物联网系统的硬件根信任机制，比较了TPM、PUFs、混合容器感知硬件根信任等方法，指出PUFs和混合信任锚在大规模AI物联网系统中具有平衡的前景，而软件-only方法在对抗和物理暴露环境中不足。
2026-04-23 cs.CR
Quantum key distribution with post-processing driven by physical unclonable functions
研究探讨了在量子密钥分发系统中集成物理不可克隆函数以促进预共享密钥的生成和分发，同时实现设备的实时认证。
2023-02-15 cs.CR quant-ph
Physically Unclonable Functions and AI: Two Decades of Marriage
Worcester Polytechnic Institute（伍斯特理工学院）
本章旨在建立人工智能（AI）和硬件安全之间的关系。人工智能和软件安全之间的这种联系已经在相关文献中得到了证实和充分的审查。这里的主要重点是探索从AI借用的方法来评估硬件原语的安全性，即物理不可克隆函数（PUF），它已在加密协议中找到应用，例如，认证和密钥生成。为此设计的方法和程序进行了进一步的讨论。此外，通过回顾应用人工智能技术设计的PUF，我们可以深入了解该领域未来的研究方向。
2021-02-11 cs.AI cs.CR cs.LG
Securing Blockchain-based IoT Systems with Physical Unclonable Functions and Zero-Knowledge Proofs
该研究提出在Hyperledger Fabric环境中集成PUFs与ZKPs的安全框架，用于区块链物联网系统的设备识别、隐私认证与交易处理，验证了其可行性、性能与抗攻击能力，提供了综合安全解决方案。
2024-05-20 cs.CR cs.DC cs.NI
TREVERSE: Trial-and-Error Lightweight Secure Reverse Authentication with Simulatable PUFs
物理不可克隆函数（PUF）通过利用不可控的制造随机性来生成硬件固有的易失性秘密。尽管PUF为越来越多的低端物联网设备提供了轻量级和安全认证的潜力，但实用和安全的机制仍然难以捉摸。我们的目标是探索模拟的PUF（SimPUF），物理上不可克隆，但有效地通过特权的一次性PUF访问数学建模，以解决上述问题。给定一个挑战，拥有可信服务器的安全存储的SimPUF计算相应的响应及其特定于比特的可靠性。因此，由资源有限的证明器生成的自然噪声PUF响应可以立即由单向函数（OWF）处理并发送到服务器，因为资源丰富的服务器可以利用SimPUF来对可能的错误模式执行试错搜索以恢复噪声响应来认证证明器。随机预言机模型下的试误反向认证（TREVERSE）的安全性是由逆OWF的难度来保证的。我们正式评估TREVERSE认证能力与两个SimPUF实验来自流行的硅PUF。
2020-05-03 cs.CR
A Survey on Physical Unclonable Function (PUF)-based Security Solutions for Internet of Things
物联网在未来智能城市、智能交通系统等领域的广泛应用，代表了几种具有经济、环境和社会影响的安全攻击的蓬勃发展。本文综述了新兴物联网网络的安全挑战，并讨论了物联网网络中不同领域的一些攻击及其对策。物联网网络的大多数传统解决方案都是从通信网络中采用的，同时注意到物联网网络的特殊性，例如节点数量，异构性和节点资源有限，这些传统的安全方法是不够的。在大规模IoT中利用常见的基于秘密密钥的密码方法的一个挑战是秘密密钥生成、分发和存储以及保护这些秘密密钥免受物理攻击的问题。物理不可克隆功能（PUF）可以用作IoT中的标识和认证的可能硬件补救。由于PUF提取了独特的硬件特征，因此它们潜在地为秘密密钥生成提供了负担得起且实用的解决方案。然而，几个障碍限制了PUF用于密钥生成目的的应用。我们讨论了基于PUF的密钥生成方法的优点，我们提出了一个国家的最先进的技术在这一领域的调查。我们还提出了一种基于PUF的概念验证解决方案，用于使用嵌入在物联网中的电阻式随机存取存储器（ReRAM）生成秘密密钥。
2020-10-12 cs.CR
A Secret Key Generation Scheme for Internet of Things using Ternary-States ReRAM-based Physical Unclonable Functions
在物联网（IoT）中利用传统加密技术的一些主要挑战包括需要为这样一个大规模的网络生成密钥，将生成的密钥分发给所有设备，密钥存储以及当对手物理访问设备时安全攻击的脆弱性。在本文中，提出了一种新的秘密密钥生成方法，用于利用在制造过程中引入的嵌入在设备的存储器中的固有随机性的物联网。提出了一种使用串行级联BCH极化码的模糊提取器结构，以从基于ReRAM的\emph{ternary-state}物理不可克隆函数（PUF）生成可再现密钥，用于设备认证和秘密密钥生成。基于ReRAM的PUF是物联网中身份验证和密钥生成的最实用选择，因为它们在系统噪声水平或以下运行，因此与替代存储器技术相比，不易受到侧信道攻击的影响。然而，当前基于ReRAM的PUF呈现出高的假阴性认证率，因为这些设备的行为可以在不同的物理条件下变化，这导致在不同的尝试中重新生成相同响应的概率较低。在本文中，我们提出了一个秘密密钥生成方案的三态PUFs，使可靠的重建所需的秘密密钥，利用串联的BCH极性模糊提取器。实验结果表明，该模型可以提供一个显着降低的概率之间的不匹配的原始密钥和再生的，而更少的\textit{Helper data}位数被用来提取\textit{Key}相比，以前提出的模糊提取技术。
2018-05-17 cs.CR
Photonic Physical Unclonable Functions: From the Concept to Fully Functional Device Operating in the Field
本文的范围是展示一个完全工作和紧凑的光子物理不可克隆功能（PUF）设备能够在现实生活中的情况下作为一个认证机制和随机数发生器。为此，聚合物光纤（POF）和扩散器作为PUF令牌进行了广泛的实验研究，并使用适当的数学工具进行评估的最显着的属性。两种不同的软件算法，随机二进制方法（RBM）和奇异值分解（SVD），进行了测试，优化的关键提取和纠错码已纳入提高关键的再现性。通过考虑到系统的实验评估的局限性和整体性能，对实现小型化，节能和低成本的设备的设计细节进行了广泛的讨论。对最终设备的性能进行了全面评估，证明了1周的长期稳定性、50 ℃的工作温度范围、指数级大的独特的响应-响应对（CRP）池、电源故障后的恢复以及生成符合NIST的真实随机数的能力。
2020-02-28 cs.CR eess.SP
Ring Oscillator and its application as Physical Unclonable Function (PUF) for Password Management
移动和嵌入式设备正在成为我们日常生活中不可避免的一部分。类似于诸如读访问存储器（RAM）和存储装置的其他电子设备，移动设备需要以安全的方式进行认证和被认证。通常，这可以通过拥有所有设备的私有信息的服务器来完成。由于这些设备本质上是移动的，并且在不可信的环境中运行，因此它们很容易被不可信的用户访问。物理不可克隆功能（PUF）是半导体器件（例如微处理器）的独特物理特征，其可以从物理条件（例如电源电压、温度等）产生。环形振荡器是在现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）上合成的PUF的主要部分。密码管理器系统用于为客户保存用户名和密码数据库，以便进行注册和认证。该表在许多系统中的身份验证中起着至关重要的作用。因此，安全性是这些系统的重要特征之一。通常，在这些表中只存储用户名和密码;然而，它们容易受到许多攻击。因此，增强安全性的第一种方法是使用散列代替原始数据，但是，高级黑客可以再次破解这些散列数据。因此，我们将在这个项目中使用的方法是利用PUF来存储每个用户的挑战，而不是保存密码的哈希。
2019-01-20 cs.CR
Authentication Systems in Internet of Things
本文分析了各种身份验证系统实现增强安全性和私人重新定位个人的登录凭证。本文的第一部分描述了多因素身份验证（MFA）系统，该系统虽然不适用于物联网领域，但为用户的凭据提供了很大的安全性。在此基础上，简要介绍了OAuth协议框架下第三方客户端与私有资源交互的工作机制，并对基于IP的物联网中基于委托的认证系统进行了研究。
2015-02-03 cs.CR
Application of Multi factor authentication in Internet of Things domain
身份验证是通往任何安全系统的网关。与完整性、机密性和授权一起，它有助于防止对系统的任何入侵。直到几年前，基于密码的身份验证是任何安全网络最常见的身份验证形式。但随着更复杂技术的出现，这种形式的身份验证虽然仍被广泛使用，但已变得不安全。此外，随着“物联网”的兴起，设备的数量将成倍增长，用户记住无数密码是不可行的。因此，重要的是要解决这个问题，设计出一种方法，在这种方法中，需要多种形式的身份验证才能访问任何智能设备，同时它的可用性也很高。在本文中，讨论了一种方法，什么样的认证机制可以部署在物联网（IOT）。
2015-06-20 cs.CR
Physical Realization of a Hyper Unclonable Function
无序光子结构是实现物理不可克隆功能（PUF）的有前途的材料，物理对象可以克服传统数字安全方法的局限性，并使密码协议免受未来量子计算机的攻击。到目前为止，PUF的一个限制是它们的物理配置要么是固定的，要么只能永久修改，因此每个设备只允许一个令牌。我们表明，它是有可能克服这一限制，通过创建一个可重构的结构由光转换聚合物，其中不可克隆功能本身的物理结构可以可逆地重新配置。我们将这个新概念称为Hyper PUF或HPUF，因为它允许大量物理不可克隆功能同时共存于同一个设备中。该结构的物理转换是以可逆和空间控制的方式全光学地完成的。我们的新技术在安全性方面提供了巨大的增强，可以生成包含更大量信息的更复杂的密钥。与此同时，它允许新的应用，例如在单个加密设备上为多个客户端提供服务，以及实际实现数据的量子安全认证。
2023-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.CR
Physical Unclonable Functions (PUF) for IoT Devices
物理不可克隆功能（PUF）最近吸引了工业界和学术界的兴趣，作为一种潜在的替代方法，以保护物联网（IoT）设备免受使用传统密码术的更传统的基于计算的方法的影响。PUF是轻量级安全性的有前途的解决方案，其中IC的制造波动过程用于提高物联网的安全性，因为它提供了低复杂度的设计并保持了保密性。它提供了更少的计算资源成本，这防止了高功耗，并且可以在现场可编程门阵列（FPGA）和专用集成电路（ASIC）中实现。在本次调查中，我们全面回顾了PUF的最新技术，其架构，协议和物联网安全性。
2022-05-17 cs.CR
MusicID: A Brainwave-based User Authentication System for Internet of Things
我们提出了MusicID，智能设备的身份验证解决方案，使用音乐引起的脑波模式作为行为生物识别模式。我们实验评估MusicID使用从真实用户收集的数据，而他们正在听两种形式的音乐;一个流行的英文歌曲和个人最喜欢的歌曲。我们表明，超过98%的用户识别的准确性和超过97%的用户验证的准确性可以通过使用从4电极商品脑波耳机收集的数据来实现。我们进一步表明，单个电极能够提供约85%的准确度，并且使用两个电极提供约95%的准确度。正如用于冥想应用的商品脑感应耳机所示，我们相信在智能耳机中包括干EEG电极是可行的，并且MusicID有可能为即将到来的主要由增强现实（AR）/虚拟现实（VR）应用驱动的智能设备激增提供入口点和持续认证框架。
2020-06-02 cs.CR eess.SP
SoK: Fighting Counterfeits with Cyber-Physical Synergy Based on Physically-Unclonable Identifiers of Paper Surface
本文提出基于纸张表面物理不可克隆标识符的通用认证框架，整合物理标识与数字记录两条研究路线，并进行分阶段安全分析与场景评估。
2024-08-05 cs.CR
A Proof of Concept SRAM-based Physically Unclonable Function (PUF) Key Generation Mechanism for IoT Devices
本文提供了使用基于SRAM的物理不可克隆功能（PUF）为IoT设备生成私钥的概念证明。利用PUF，因为对存储在IoT设备的存储器中的秘密密钥的保护不足。我们利用定制的Arduino mega shield按需从SRAM芯片中提取指纹。我们利用三进制状态的概念，以排除容易翻转的单元，使我们能够从SRAM的指纹提取稳定的位。使用为我们的SRAM器件定制的软件，我们可以控制PUF的出错率，以实现用于密钥生成的可调的基于存储器的PUF。我们利用几个模糊提取技术的基础上，使用不同的纠错编码方法来产生的秘密密钥从SRAM的PUF，并研究之间的权衡错误认证率和错误拒绝率的PUF。
2019-07-28 cs.CR
Authentication Protocols for Internet of Things: A Comprehensive Survey
在本文中，我们对物联网（IoT）的认证协议进行了全面的调查。具体来说，我们选择并详细研究了在四种环境下为物联网开发或应用的四十多种认证协议，包括：（1）机器对机器通信（M2M），（2）车联网（IoV），（3）能源互联网（IoE）和（4）传感器互联网（IoS）。我们首先回顾了近年来发表的所有调查文章，这些文章侧重于物联网理念的不同方面。然后，我们回顾了物联网认证协议中使用的威胁模型、对策和正式的安全验证技术。此外，我们还以表格的形式提供了物联网认证协议的分类和比较，分为五个方面，即网络模型，目标，主要流程，计算复杂度和通信开销。根据目前的调查，我们确定了开放的问题，并为未来的研究提出了建议。
2016-12-21 cs.CR
A Secure Authentication Technique in Internet of Medical Things through Machine Learning
物联网技术在医疗领域的快速发展导致了许多安全威胁和风险的出现。随着传感器对象在医疗领域的使用扩展，提供全面保护变得非常具有挑战性，这导致了医疗物联网的定义，由于数据敏感性和关键信息，IoMT中的安全部分构成了一个不断增长的危险问题。在IoMT中缺乏安全的环境可能会导致患者隐私问题，不仅使患者的数据隐私处于危险之中，而且他们的生命也可能处于危险之中。在本文中，我们提供了医疗物联网的定义和架构的讨论，并提出了一种新的认证方法，通过机器学习，以提高安全级别。
2020-11-30 cs.CR
Barrel Shifter Physical Unclonable Function Based Encryption
物理不可克隆功能（PUF）是设计用于从底层电路提取物理随机性的电路。这种随机性取决于制造过程。它因设备而异，支持芯片级身份验证和密钥生成应用。我们提出了一个协议，利用PUF的安全数据传输。每个参与方都有一个用于加密和解密的PUF;通过将PUF限制为可交换的，可以促进这一点。这个框架的评估与原始置换网络-桶形移位器。物理随机性来源于不同移位路径的延迟。桶形移位器（BS）PUF捕获不同移位路径的延迟。在消息通过不安全的通道发送之前，此延迟与消息位纠缠在一起。BS-PUF使用传输门实现;它们的特性确保了相同芯片的可重复性，这是PUF的必要属性。对0.13 μm工艺共质心布局的8电平桶形移位器进行了布局后仿真，评估了其唯一性、稳定性和随机性。BS-PUF通过所有选定的NIST统计随机性测试。示出了在环境变化下类似于环形振荡器（RO）PUF的稳定性。100，000个明文-密文对（PCP）的逻辑回归未能成功地对BS-PUF行为进行建模。
2017-11-14 cs.CR
A Computationally Intelligent Hierarchical Authentication and Key Establishment Framework for Internet of Things
我们对物联网（IoT）的高度期望以及它将如何积极影响我们的生活方式取决于它的安全和可信的实施，特别是在健康或金融等敏感领域。物联网平台和解决方案必须以安全和透明的方式提供机密性、完整性和可用性（CIA）。由于物联网的规模非常大，传统的集中式安全配置解决方案无法以原始形式使用。本文讨论了物联网中的身份验证问题，这是提供CIA的基础。我们提出了一个层次化的安全架构，这个问题，并专注于计算轻量级认证协议，可以智能地分布在多个级别的计算负载，并有效地推动对上层的负载。
2020-08-19 cs.CR
Physical Unclonable Function-based Key Sharing for IoT Security
在许多工业物联网（IIoT）应用中，CPU、内存和电池电量等资源有限，无法负担经典的加密安全解决方案。硅物理不可克隆功能（PUF）是一种轻量级安全原语，其利用芯片制造过程中的制造变化来进行密钥生成和/或设备认证。然而，传统的弱PUF（例如环形振荡器（RO）PUF）为每个设备生成芯片唯一密钥，这限制了它们在需要在资源受限的设备中共享相同密钥的安全协议中的应用。为了解决这个问题，我们首次提出了一种基于PUF的密钥共享方法。其基本思想是在RO PUF的每一级反相器中利用基于LUT的级间交叉结构实现一对一的输入输出映射。级间交叉结构配置位的个性化定制和具有挑战性的不同RO选择带来了高度的灵活性。因此，通过级间交叉结构和挑战的灵活配置，CRO PUF可以为资源受限的设备生成相同的共享密钥，这使得轻量级密钥共享协议成为一种新的应用。
2019-08-21 cs.CR
Access-based Lightweight Physical Layer Authentication for the Internet of Things Devices
针对物联网设备物理层认证鲁棒性差、开销高的问题，提出基于接入时隙与扩频序列的轻量级连续认证方案，大幅降低漏检率与误警率，计算成本仅为基准方案的一半，适配物联网部署需求。
2023-11-07 cs.CR cs.NI eess.SP
Opportunistic Sensor-Based Authentication Factors in and for the Internet of Things
本文提出利用物联网现有传感器构建机会性认证因素，集成到多因素认证中增强对象间认证安全，并在停车入口实验中验证了高识别准确率。
2024-07-18 cs.CR
Comment on Chen et al.'s Authentication Protocol for Internet of Health Things
本文针对Chen等人提出的医疗物联网轻量级认证与密钥协商协议展开分析，证明其易受已知会话特定临时信息攻击和窃取验证器攻击，指出该方案存在安全缺陷。
2024-06-24 cs.CR
PIANO: Proximity-based User Authentication on Voice-Powered Internet-of-Things Devices
语音被设想为人类与物联网（IoT）设备交互的流行方式。我们提出了一种基于邻近度的用户身份验证方法（称为PIANO），用于对此类语音供电的物联网设备进行访问控制。PIANO利用语音驱动的物联网设备通常已经具备的内置扬声器、麦克风和蓝牙。具体地，我们假设用户携带个人语音供电设备（例如，智能手机、智能手表或智能眼镜），其用作用户的身份。当用户的另一个语音供电的物联网设备需要认证时，PIANO通过播放和检测某些声学信号来估计两个设备之间的距离;如果估计的距离不大于用户选择的阈值，则PIANO授予访问权限。我们实现了PIANO的概念验证原型。通过理论和实证评估，我们发现PIANO是安全的，可靠的，个性化的，高效的。
2017-04-11 cs.CR
A Multi-factor Multi-level and Interaction based (M2I) Authentication Framework for Internet of Things (IoT) Applications
针对物联网（IoT）提出的现有认证解决方案提供单个保证级别（LoA），而不管受保护的IoT设备之间的资源或交互的敏感性级别如何。为了有效（具有足够的保护级别）和高效（具有尽可能低的开销成本）的保护，可能期望响应于资源的敏感性级别来定制保护级别，因为更强的保护级别通常强加更高级别的开销成本。在本文中，我们研究了如何通过提出一个多因素、多层次和基于交互的（M2 I）认证框架来促进物联网的多LoA认证。该框架实现了LoA链接和基于交互的身份验证。通过设计两种相应的协议，研究了两种交互模式：P2P（Peer-to-Peer）和O2 M（One-to-Many）。评估结果表明，采用O2 M交互方式进行身份认证，可以显著降低通信开销，相比于GPRS协议，O2 M协议降低了42% ~ 45%的通信开销。该协议还引入了更少的计算成本。P2P和O2 M协议的计算量分别比传统的TCP协议减少了70% ~ 72%和81% ~ 82%。评估结果还表明，双因素身份验证选项的成本是单因素选项的两倍。
2022-03-17 cs.CR
Multi-factor Physical Layer Security Authentication in Short Blocklength Communication
最近吸引了大量关注的物理层处的轻量且低延迟的安全方案包括：（i）物理不可克隆功能（PUF），（ii）基于本地化的认证，以及（iii）根据无线衰落系数的秘密密钥生成（SKG）。在本文中，我们专注于短块长度，并提出了一个快速，隐私保护，多因素认证协议，独特地结合了PUF，邻近估计和SKG。我们专注于延迟受限的应用程序，并证明了SKG计划在短块长度的性能，通过提供一个数值比较的三个家庭的信道码，包括半速率低密度奇偶检验码（LDPC），Bose Chaudhuri Hocquenghem（BCH），和，极性Slepian狼码n=512，1024。SKG密钥被合并到零往返时间恢复协议中，用于快速重新认证。通过Burrows，Abadi and Needham（BAN）和Mao and Boyd（MB）逻辑以及Tamarin-prover的形式化证明，证明了所提出的相互认证协议的所有方案都是安全的.
2021-02-24 cs.CR
TroPUF: Evaluating Hardware Trojan Insertion in Delay-Based Physical Unclonable Functions
California State University Long Beach（加州州立大学长滩分校）
研究基于延迟的物理不可克隆函数中硬件木马插入问题，提出统一模拟框架并行评估功能指标、硬件开销和建模抗性，揭示当前PUF安全假设差距，强调需将PUF与硬件木马作为耦合安全问题评估。
2026-07-28 cs.CR
A Federated Lightweight Authentication Protocol for the Internet of Things
考虑到世界物联网的发展和市场，有必要保证开发的物联网应用程序的安全性以及最终用户的隐私。从这个意义上说，联合身份管理（Federated Identity Management，FIDM）系统可以提供很大的帮助，因为它们可以改善用户身份验证和隐私。在本文中，我们认为传统的FIDM大多很麻烦，不适合物联网。作为这个问题的解决方案，我们提出了一个专门为物联网量身定制的联合身份认证协议。我们的解决方案--联合轻量级物联网认证（FLAT），用更轻的协议取代了传统FIDM中使用的重协议和非对称加密原语。例如，FLAT协同地结合了对称密码系统和隐式证书。结果表明，与基线解决方案相比，FLAT可以将数据交换开销减少约31%。FLAT的客户端在数据传输、数据接收、总数据交换和计算时间方面也比基线解决方案更高效。我们的研究结果表明，即使在Arduino等资源受限的设备上，FLAT也能高效运行。
2019-07-12 cs.CR
A Signal Injection Attack Against Zero Involvement Pairing and Authentication for the Internet of Things
本研究首次成功对物联网零参与配对与认证（ZIPA）系统实施信号注入攻击，利用不安全空间信号泄漏影响安全空间环境的现实漏洞，攻破Schurmann & Sigg算法，在95 dBA下生成的密钥处于合法设备标准误差内。
2024-03-20 cs.CR
CycPUF: Cyclic Physical Unclonable Function
本文提出CycPUF，通过在传统基于延迟的PUF中引入反馈信号形成循环结构，扩展输出行为范围，增强对机器学习建模攻击的抵抗力，并在FPGA上验证其安全性与开销。
2024-02-12 cs.CR
Toward Physically Unclonable Functions from Plasmonics-Enhanced Silicon Disc Resonators
无处不在的数字化趋势使得许多相关的恶意活动成为可能，从数据盗窃到业务中断，伪造设备和身份欺诈等。因此，必须实施安全方案，并确保电子电路的可靠性和可信性。为此，物理不可克隆功能（PUF）的概念已在21世纪初建立。然而，大多数PUF最终，至少部分地，没有达到他们的承诺，这是不可预测性，不可克隆性，唯一性，可重复性和篡改弹性。这是因为大多数PUF直接利用底层的微电子器件，但这种内在的随机性可能是有限的，因此可以预测，特别是通过机器学习。相比之下，光学PUFs仍然被认为是有前途的-它们可以通过使用某种“光学令牌”，独立于微电子技术，获得强大的、难以预测的随机性。“在这里，我们提出了一个等离子体增强光学PUF的新概念，简称peo-PUF。对于第一次，我们利用两个高度非线性现象结合的建设：（i）在硅盘谐振器中的光传播，和（ii）表面等离子体所产生的纳米粒子随机排列在谐振器的顶部。我们详细阐述了物理现象，提供模拟结果，并进行安全分析的peo-PUF的安全密钥生成和认证。这项研究突出了peo-PUFs的良好潜力，我们未来的工作是专注于此类PUFs的制造和表征。
2019-06-17 cs.CR physics.app-ph physics.optics
Internet of Things Security, Device Authentication and Access Control: A Review
本文综述物联网安全问题，分层分类网络攻击，分析密码、认证与密钥管理等传统方案挑战，并系统梳理设备认证和访问控制技术。
2024-08-08 cs.CR cs.DC
Privacy, Discovery, and Authentication for the Internet of Things
自动服务发现对于实现物联网（IoT）的全部潜力至关重要。虽然多播DNS、Apple AirDrop和低功耗蓝牙等发现协议在物联网和移动设备中得到了广泛采用，但这些协议中的大多数都不提供任何形式的服务隐私控制，并且经常会泄露敏感信息，如服务类型、设备主机名、设备所有者的身份等。为了满足物联网和移动领域对更好隐私的需求，我们开发了两种用于私有服务发现和私有相互认证的协议。我们的协议提供了私人和真实的服务广告，零往返（0-RTT）相互认证，并在Canetti-Krawczyk密钥交换模型中可证明是安全的。与替代方案相比，我们的协议是轻量级的，只需要对现有的密钥交换协议进行最小的修改。我们将我们的协议集成到现有的开源分布式应用程序框架中，并在多个硬件平台上提供基准测试：Intel Edisons，Raspberry Pis，智能手机，笔记本电脑和台式机。最后，我们讨论了Apple AirDrop协议（一种点对点文件共享机制）的一些隐私限制，并展示了如何使用我们的私人相互认证协议来提高Apple AirDrop的隐私性。
2017-02-28 cs.CR
Secret Key Agreement with Physical Unclonable Functions: An Optimality Summary
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
我们从信息理论最优性的角度来解决数字设备和生物特征识别的安全和隐私问题，其中生成密钥用于认证，识别，消息加密/解密或安全计算。物理不可克隆功能（PUF）是一个很有前途的解决方案，在数字设备的本地安全，这篇评论给出了最相关的总结信息理论家，编码理论家，和信号处理社区成员谁有兴趣在最佳的PUF建设。低复杂度的信号处理方法，如变换编码，使信息理论分析听话的发展进行了讨论。给出了多个PUF测量的秘密密钥、隐私泄漏和存储速率之间的最佳权衡。建议的最佳代码结构，共同设计的矢量量化器和纠错码参数列出。这些构造包括现代和代数码，例如极化码和卷积码，这两者都可以在短块长度下实现小的块错误概率，对应于少量的PUF电路。从信号处理，信息论，编码理论和硬件复杂性的角度及其组合的PUF文献中的开放问题被列出，以刺激进一步的进展，在本地隐私和安全的研究。
2020-12-16 cs.CR cs.CV cs.IT
When Physical Unclonable Function Meets Biometrics
San Jose State University（圣何塞州立大学）
随着新冠肺炎疫情席卷全球，医疗体系正在重塑，电子医疗概念更有可能被接受。可穿戴设备通常携带来自用户的敏感信息，这些信息暴露于安全和隐私风险。此外，用户一直担心在制造过程和供应商存储之间被假冒。因此，不仅保护个人数据正在成为一项重要义务，而且设备验证也是另一项挑战。为了解决生物特征认证和物理不可克隆功能（PUF）需要到位，以减轻用户的安全性和隐私。在生物识别模态中，基于心电图（ECG）的生物识别已经变得流行，因为它可以认证患者并监测患者的生命体征。然而，研究人员最近开始研究ECG生物识别系统的漏洞，并试图解决欺骗问题。此外，大多数可穿戴设备都配有CPU和内存。因此，基于易失性存储器（NVM）的PUF可以容易地放置在设备中以避免伪造。然而，许多研究对PUFs的不可克隆性提出了挑战。因此，对这些攻击进行仔细研究应足以满足这一需要。在本文中，我们的目的是提供一个全面的研究国家的最先进的发展论文的基础上，生物识别技术使硬件安全。
2020-12-14 cs.CR cs.CV
SRAM-based Physically Unclonable Function using Lightweight Hamming-Code Fuzzy Extractor for Energy Harvesting Beat Sensors
本文针对无电池能量收集beat传感器缺乏安全机制的问题，提出一种结合高可靠性比特选择算法与轻量级纠错码的SRAM物理不可克隆函数，在STM32微控制器上实现了可靠的安全密钥生成与数据保护。
2025-08-10 cs.CR cs.SY eess.SY
A Novel Secure Authentication Scheme for Heterogeneous Internet of Thing
如今，物联网（IoT）技术越来越受欢迎，应用于医疗保健，交通运输和一些关键基础设施等广泛的行业领域。随着物联网技术的广泛应用，人们的生活发生了巨大变化。由于其敏感数据感知、信息收集、通信和处理的能力，它引起了安全和隐私问题。此外，恶意攻击者可能会冒充合法用户，这可能会造成安全威胁和侵犯隐私。针对上述问题，本文提出了一种新的、轻量级的异构物联网匿名认证和密钥协商方案，该方案在公钥基础设施（PKI）和无证书密码学（CLC）环境之间进行了创新性的设计。该方案不仅实现了合法授权用户之间的安全通信，而且具有用户匿名性、不可否认性和密钥协商公平性等特性。通过安全性分析，证明了该方案能够抵抗重放攻击和拒绝服务攻击。最后，通过性能评估表明，该方案具有较好的轻量性和创新性。
2019-02-10 cs.CR
Trends, Opportunities, and Challenges in Using Restricted Device Authentication in Fog Computing
在物联网中受限的设备上可用的资源很少，这是我们考虑安全性时的一个重要问题。从这个角度来看，我们的工作提出了一个敏捷的系统审查文献涉及物联网，身份验证和雾计算的作品。因此，在这些领域的交叉点发现的相关工作，机会和挑战被带来，支持在这些领域工作的其他研究人员和开发人员。
2022-09-30 cs.CR cs.NI
Multi-level trust-based intelligence schema for securing of internet of things (IoT) against security threats using cryptographic authentication
物联网（IoT）能够提供对链接的、通用的和智能的节点的预测，这些节点在提供服务时具有自主交互。由于物联网事物的广泛开放性、相对较高的处理能力和广泛分布，它们是灰洞攻击的理想选择。在灰洞攻击中，攻击者将自己伪装成到达目的地的最短路径。这会导致路由数据包无法到达目的地。该方法基于AODV路由协议，并以MTISS-IoT名称提出，这意味着使用校验节点信息减少灰洞攻击。本文提出了一种基于密码认证的混合方法。提出的方法包括四个阶段，如验证物联网中的节点信任，测试路由，灰洞攻击发现，并在MTISS-IoT恶意攻击消除过程。该方法是通过在NS-3环境中进行广泛的模拟评估。四个场景的实验结果表明，MTISS-IoT方法可以实现14.104%的误报率，17.49%的误报率，以及94.5%的检测率灰洞攻击发起。
2020-01-15 cs.CR
Reconfigurable Physical Unclonable Function based on SOT-MRAM Chips
本文提出基于SOT-MRAM芯片的双脉冲重构策略，实现可重构物理不可克隆函数在宽温度范围内的实时重构，无需复杂动态反馈，为物联网安全奠定基础。
2025-09-25 cs.CR physics.app-ph
An SR Flip-Flop based Physical Unclonable Functions for Hardware Security
物理不可克隆功能（PUF）已经成为识别和认证集成电路（IC）的有前途的解决方案。在本文中，我们提出了一种新的基于NAND的设置复位（SR）触发器（FF）PUF设计，用于面积和功率受限的物联网（IoT）边缘节点的安全外壳。这种基于SR-FF的PUF是在由于不一致而（通常）避免的唯一竞争条件期间构造的。我们已经示出，当两个输入（S和R）都是逻辑高（“1”）并且之后是逻辑零（“0”）时，输出Q和Qbar可以稳定到0或1，或者反之亦然，这取决于交叉耦合路径中的统计延迟变化。我们在SPICE级仿真过程中结合了工艺变化，以利用SR-FF生成IC唯一标识符的能力。针对90 nm、45 nm和32 nm工艺节点的实验结果显示了SR-FF PUF响应在唯一性、随机性、均匀性和比特偏差方面的鲁棒性。此外，我们进行物理合成，以评估SR FF PUF的适用性，从OpenCores的五个设计在三个设计角落。在三个设计角中，功耗、时序和面积的估计开销可以忽略不计。
2019-09-11 cs.CR
A Light-Weight Authentication Scheme for Air Force Internet of Things
物联网（IoT）由于其广泛的应用和通信技术的进步而无处不在。物联网的能力还使其在国土安全和战术任务中发挥重要作用，包括侦察、情报、监视和目标获取（RISTA）。物联网安全成为其在军事行动中广泛使用之前最关键的问题。虽然大多数研究都集中在智能物联网设备上，但缺乏对传统哑网络就绪设备的处理;此外，由于严格的硬件限制，部署在恶劣环境中的物联网设备通常需要哑，这使得它们非常容易受到网络攻击。为了缓解这个问题，我们提出了一个轻量级的认证方案，哑物联网设备，在无人机传感器协作RISTA任务的案例研究。我们的计划利用隐蔽通道在物理层的认证，不要求传统的密钥部署，密钥生成，这可能会导致安全风险和大的开销，哑传感器无法承受。我们的方案在物理层上操作，因此它是高度可移植的，并可推广到大多数商业和军事通信协议。我们证明了我们的计划的可行性，通过建立一个原型系统，并进行实验，以模拟在真实场景中的无人机和传感器的行为。
2019-02-08 cs.CR cs.NI
Putting Things in Context: Securing Industrial Authentication with Context Information
无线通信、移动和嵌入式计算领域的发展导致了设备应用的重大变化。在过去的几年里，嵌入式设备被带入消费领域，创造了物联网。此外，工业应用越来越依赖于通过信任边界进行通信。网络便宜且易于应用，同时提供了使日常生活更轻松舒适以及使行业更高效且耗时更少的可能性。这个互联世界的关键部分之一是对实体进行可靠和安全的身份验证。只有具有有效授权的实体才能根据访问控制方案对资源进行操作。本文概述了身份验证的挑战和实践，特别关注作为安全解决方案一部分的上下文信息。它可用于工业应用中的身份验证和安全解决方案。有关网络中事件的附加信息可以帮助入侵检测，特别是与安全信息和事件管理系统相结合。最后，一个身份验证和访问控制的方法，根据上下文信息和-取决于场景-多个因素。多个因素与上下文信息的组合使其安全，同时具有案例适应性，因此工作始终匹配，但永远不会超过安全需求。这是标准网络安全的一个常见问题，实体必须遵守严格，不灵活和不方便的政策。该方法已经基于RADIUS示例性地实现。考虑了不同的场景，表明这种方法能够为身份验证过程提供灵活和可扩展的安全性。
2019-05-29 cs.CR cs.HC
"`They brought in the horrible key ring thing!" Analysing the Usability of Two-Factor Authentication in UK Online Banking
为了防止密码泄露和猜测攻击，银行越来越多地转向双因素身份验证（2FA），要求用户提供至少一个因素，例如除了密码之外，还需要通过硬件令牌生成或通过SMS接收的一次性密码。我们可以期待一些解决方案-特别是那些添加令牌的解决方案-为用户带来额外的工作，但很少有研究调查部署的2FA的可用性，用户接受度和感知安全性。本文提出了一个深入的研究，2FA的可用性与21英国网上银行客户，其中16人的帐户与一个以上的银行。我们通过两轮半结构化访谈和平均11天的认证日志收集了丰富的定性和定量数据。我们的参与者报告了广泛的可用性问题，特别是使用硬件令牌，表明涉及的精神和身体工作量影响了他们使用网上银行的方式。改进的主要目标是（i）减少身份验证步骤的数量，以及（ii）删除不会增加任何安全性但会对用户体验产生负面影响的功能。
2015-01-19 cs.CR cs.HC
A Secure Authentication-Driven Protected Data Collection Protocol in Internet of Things
提出一种三阶段协议，通过星形结构密钥共享、多跳加密和认证协议，提升物联网数据收集的安全性，并降低能耗和延迟。
2026-05-28 cs.CR
