物理不可克隆函數(shù)（PUFs）被認(rèn)為是硬件安全的關(guān)鍵組件。這些系統(tǒng)通過利用制造過程中固有的隨機(jī)變化來生成獨(dú)特的加密密鑰，有效地為每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)數(shù)字指紋。PUFs因其防克隆的特性、成本效益和抵抗物理攻擊的能力而受到重視，廣泛應(yīng)用于防偽、安全認(rèn)證、強(qiáng)大的身份驗(yàn)證和動(dòng)態(tài)密鑰生成。在各種類型的PUFs中，光學(xué)PUFs和基于存儲(chǔ)的PUFs尤其重要。
光學(xué)PUFs依賴于光與材料微觀結(jié)構(gòu)的相互作用，產(chǎn)生幾乎無法復(fù)制的復(fù)雜模式。這些系統(tǒng)利用散射、折射、偏振或熒光等特性，在高安全性應(yīng)用中使用多種材料，包括聚合物分散液晶、納米結(jié)構(gòu)材料和自組裝納米材料。相反，基于存儲(chǔ)的PUFs利用諸如憶阻器之類的設(shè)備中由制造引起的變化。由于其固有的隨機(jī)行為和高熵性，基于憶阻器的PUFs引人注目，這種性質(zhì)源于周期性阻抗的變化。它們的可重配置性能允許在單一設(shè)備中創(chuàng)建多個(gè)挑戰(zhàn)-響應(yīng)對（CRPs），增強(qiáng)安全性并在數(shù)據(jù)受損時(shí)能夠重新生成數(shù)據(jù)庫。
盡管在光學(xué)和基于存儲(chǔ)的PUFs方面都取得了研究進(jìn)展，但在單一設(shè)備中結(jié)合這兩種功能仍然是一個(gè)未充分探索的領(lǐng)域。整合兩者可以通過增加額外的保護(hù)層來增強(qiáng)安全性，并通過增加可能的CRPs范圍來提高可擴(kuò)展性。開發(fā)能夠合并這些功能的材料對于推進(jìn)安全認(rèn)證技術(shù)和創(chuàng)造高效的安全解決方案至關(guān)重要。
圖5展示了可重配置CSM-PUF的密鑰生成過程。設(shè)備首先被初始化為低電阻狀態(tài)（LRS），然后系統(tǒng)地重置為高電阻狀態(tài)（HRS），從而啟用挑戰(zhàn)-響應(yīng)對（CRPs）的生成。在CPL條件下放大的導(dǎo)電率變異增強(qiáng)了熵和隨機(jī)性。這一過程在重新配置和比特校正后達(dá)到了近乎最優(yōu)的互漢明距離（49.8%）和改善的內(nèi)部漢明距離（5.1%）。在溫度和環(huán)境變化條件下進(jìn)行了可靠性測試，展示了經(jīng)過自組裝單層（SAM）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）鈍化處理后的穩(wěn)定性。二進(jìn)制信號被轉(zhuǎn)換為條形碼和二維碼，展示了該設(shè)備生成安全、防篡改的加密密鑰以進(jìn)行實(shí)時(shí)認(rèn)證的能力。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c11753
通訊作者簡介
Cheolmin Park 教授，韓國科學(xué)院/工程院兩院院士，延世大學(xué)（QS 56）杰出教授， H-index 66。目前擔(dān)任Director of BK21 Education and Research Division for Futuristic Human-centric Materials, Director of Center for Artificial Synesthesia Materials Discovery，以及Board of Directors in Materials Research Society (MRS)。他于1992年和1995年在首爾國立大學(xué)獲得學(xué)士和碩士學(xué)位， 2001年在麻省理工學(xué)院獲得博士學(xué)位，2001-2022年，在哈佛大學(xué)擔(dān)任博士后研究員。2002年9月起，在延世大學(xué)成立Nanopolymer課題組，研究方向涉及光電材料和器件，鈣鈦礦以及低維納米材料，能量收集等并探索其在柔性傳感，發(fā)電和交互顯示器件的廣泛應(yīng)用。迄今已在Nature materials, Nature communications, Science advance, Energy & Environmental Science, Advanced materials等期刊發(fā)表270多篇SCI論文。
課題組網(wǎng)站：https://yonseinpl.wixsite.com/nanopolymer
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