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Vorrichtung umfassend logische Elemente

Ref-Nr: TA-PVA1450


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus logischen Elementen und dient der Verwendung von RS-Latches als Basis für physical unclonable functions (PUFs). Die Innovation liegt in der Verwendung von RS-Latches als Sicherheitsmechanismus.


Hintergrund

In vielen Anwendungen ist es von Interesse, die Echtheit einer technischen Vorrichtung, beispielsweise eines Speicherbausteins, eines Prozessors oder eines Field-Programmable Gate Arrays (FPGA) zu zertifizieren. Nur dadurch kann sichergestellt werden, dass nicht mit einem Replikat (einer gleichen Vorrichtung) bzw. einer Fälschung interagiert wird. Entsprechende Sicherheitsvorkehrungen werden unter dem Begriff physically unclonable functions (PUFs) zusammengefasst.


Problemstellung

Die Herstellung einer technischen Vorrichtung ist stets geringfügigen, nicht kontrollierbaren Variationen unterworfen. Daher kommt es trotz gleichem Herstellungsverfahren zu Unterschieden im Bereich der physikalischen Eigenschaften, welche für jede Vorrichtung eine Art Fingerabdruck definieren. Beispielsweise unterscheiden sich so baugleiche Transistoren durch inhärente physikalische Variationen, wie etwa die Lage und Konzentration der Dotierungsatome, wodurch auch minimale Unterschiede in abstrakteren technischen Parametern wie beispielsweise der Schaltgeschwindigkeit eines Transistors oder Logikgatters entstehen können. Diese Variationen sind aufgrund der erwähnten, zufallsbehafteten Produktionsprozesse nicht vollständig kontrollierbar und reproduzierbar.


Lösung

Die Innovation der vorliegenden Erfindungen liegt in der Verwendung von RS-Latches als Sicherheitsmechanismus.

RS-Latches sind bistabile Elemente in der Digitaltechnik und besitzen „Ungültig“ und „Speichern“ zwei Zustände. Der Zustandsübergang von „Ungültig“ zu „Speichern“ erfolgt randomisiert, so dass ein Signal sowie der Signalpegel am Ausgang des Latches, welches von technischen Parametern wie z.B. der Schaltgeschwindigkeit abhängt, nicht vorhersehbar ist. 

Die vorliegende Erfindung baut auf diesem Verhalten auf. Erfindungsgemäß wird eine große Zahl n von RS-Latches auf dem Gerät konfiguriert. Anschließend werden alle RS-Latches vom Zustand „Ungültig“ direkt in den Zustand „Speichern“ überführt. Nach einer kurzen Relaxationszeit besteht der sich ergebene Zustand aus n Bits, welche den Wert „0“ oder „1“ aufweisen. Dieser Zustand bzw. Code lässt sich auf ein und demselben Gerät nahezu vollständig reproduzieren und dient somit als Grundlage eines gerätespezifischen Fingerabdrucks.


Vorteile

  • Zertifizierung der Echtheit einer technischen Vorrichtung
  • Sicherstellung, dass kein Replikat bzw. keine Fälschung Anwendung findet

Anwendungsbereiche

  • Datenverarbeitung
  • Informatik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 205 103640 anhängig

Stichworte

RS-Latches, Informatik, Datenverarbeitung, physical unclonable functions, PUF, Echtheit, Zertifizierung, Digitaltechnik, Sicherheitsmechanismus, Sicherheit, gerätespezifischer Fingerabdruck, Fälschung, technische Vorrichtung, Replikat

Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr