دانلود ترجمه مقاله معماری ایمن مبتنی بر PUF برای کاربردهای اینترنت اشیا

1. مقدمه 2. مدل IoT برای واحدهای سخت افزاری قابل پیکربندی مجدد پویا 2.1. FPGA توانمند شده بوسیله DPR به عنوان ستون اصلی 2.2. FPGAها به عنوان ستون اصلی 2.3. اجرای DPR در FPGA 2.4. مثالی از کاربرد 3. تهدیدهای احتمالی برای زیرساختار IoT مبتنی بر FPGA توانمند شده با DPR 3.1. حمله به سخت افزار استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) 3.2. حمله در TRNG 3.3. تهدیدهای دیگر 4. استراتژی های دفاعی 4.1. حالت محدود DPR 4.2. پروتکل امنیت براساس PUF برای کاربری های IoT بوسیله DPR 4.3. اثبات رسمی امنیت 5. نتایج آزمایش 5.1. ترتیب آزمایش 5.2. کارآیی روش DPR مبتنی بر اختلاف 5.3. کارآیی تروجان درج شده 5.4. سربار سخت افزار استراتژی های دفاعی 6. نتیجه گیری

مقدمه: اینترنت اشیا (IoT) مجموعه ای از اشیای هوشمند، قابل شناسایی منحصر و متصل به هم براساس و با بهره گیری از فناوری اینترنت است که پیش بینی می شود بهبود بی سابقه ای در کیفیت زندگی بشر در آینده نزدیک بوجود آورد. فناوری IoT در زمینه های زیادی مفید شناخته شده است از جمله حوزه مراقبت پزشکی و سلامت [1]، اتوماسیون سیستم [2]، حس از راه دور [3]، کشاورزی و ایمنی غذایی [4]. با این حال، پیش از آنکه این رویا به واقعیت بپیوندد، چندین دغدغه مهم در مورد پیاده سازی، کار و قابلیت استفاده IoT باید حل و فصل شود و چندین مسئله باید بررسی شود. حتی اگر چالش های فنی را کنار بگذاریم، فاکتورهای مرتبط با حاکمیت، کیفیت سرویس، امنیت، محرمانگی، قابلیت همکاری با واحدهای دیگر، و مسائل اقتصادی و اجتماعی دیگری باید حل و فصل شود [5]. به خاطر نیاز به امنیت بسیاری از فعالیت های متداول مثل ارتباطات، سیستم های پول الکترونیک، رمزگذاری دیسک و غیره، سیستم های رمزنگاری به بخشی اساسی از زندگی روزمره ما تبدیل شده است. امروزه، بیشتر بخش صنعتی از واحدهای امنیت سخت افزاری (HSM) برای ارائه خدمات رمزنگاری اختصاصی استفاده می کنند و تاکید مضاعف بر عملکرد و امنیت بالا وجود دارد. می دانیم که استفاده از سخت افزار قابل برنامه ریزی در پیاده سازی سیستم می تواند منجر به بهبود عملکرد شود [6]. FPGAها به طور مکرر در پیاده سازی سخت افزار رمزنگاری برای فراهم کرددن احراز هویت امنیت و ذخیره سازی داده های رمزی بکار می روند [7]. FPGAها مزیت امکان پیکربندی مجدد را فراهم کرده اند که موجب افزایش انعطاف پذیری می شود و آنها را کاندیدی مناسب برای کاربری های اینترنت اشیا می سازد. با اینکه اتلاف بالای توان در نسل های قبلی FPGAها چالشی بود که بکارگیری آنها را در حوزه های کاربری حساس از نظر توان محدود می ساخت، FPGAها فوق کم مصرف فعلی [8] امکان استفاده از آنها در اینترنت اشیا را فراهم می کند. توانمندی نسبتاً تازه ای که به FGPA افزوده شده است پیکربندی مجدد نسبی پویا (DPR) یا پیکربندی مجدد نسبی در حین اجرا (RPR) است. این توانمندی امکان تعدیل (بیشتر از طریق افزودن کاربردپذیری) مدار فعلی در FPGA، از طریق "پیکربندی مجدد نسبی" (PR) FPGA در زمان اجراست. DPR به طراح امکان می دهد از دستگاه های کوچکتری استفاده کند، مصرف توان را کاهش دهد و قابلیت ارتقای سیستم را بهبود دهد. بنابراین FPGAهای مبتنی بر DPR گزینه ای ایده آل برای کاربری های IoT محسوب می شوند. با این حال، نشان داده شده است که سیستم های مبتنی بر FPGA با DPR ممکن است تحت تغییرات بد خواهانه مدار قرار گیرند که معمولا جاسازی تروجان سخت افزار نامیده می شود [9]. جالب اینکه چنین حملاتی بر همان توانمندی های DPR متکی هستند که در غیراینصورت بسیار باارزش هستند. بنابراین باید استراتژی های مناسب دفاعی برای مقابله چنین تهدیدهایی فراهم شود و در عین حال محدودیت های فیزیکی ذاتی IoT مورد نظر حفظ شود.

INTRODUCTION: Internet of Things (IoT) is a set of connected, uniquely identifiable, smart objects (“things”), based on and benefited by the Internet technology, which are expected to bring unprecedented improvement in human quality of life in the near future. The IoT technology has been shown to be useful in a wide range of fields, including medical and healthcare [1], system automation [2], remote sensing [3], agriculture and food safety [4]. However, before the dream becomes a reality, several important concerns about the implementation, operations and applicability of IoT require satisfactory resolution and several issues needs to be addressed. Even setting aside the technical challenges, factors related to governance, quality of service, security, privacy, interoperability and other social and economic issues need to be resolved [5]. Cryptographic systems have become an integral part of our daily life through the need of security of many common activities such as communication, electronic money systems, disc encryptions etc. Today, most of the industrial sector use Hardware Security Modules (HSMs) for delivering dedicated cryptographic services, with dual emphasis on high performance and security. It is well known that the use of programmable hardware in system implementation can lead to performance improvements [6]. FPGAs are frequently used to implement cryptographic hardware, to provide secure authentication, and storage of secret data [7]. FPGAs have the added advantage of being reconfigurable, which increases their flexibility and makes them suitable candidates for IoT applications. While the relatively higher power dissipation of FPGAs in earlier generations used to be a challenge limiting their deployment in power sensitive application domains, ultra-low power FPGAs that are now commercially available [8] allows them to be used for IoTs. A relatively recent enhancement to FPGA capabilities is Dynamic Partial Reconfiguation (DPR) or Runtime Partial Reconfiguration (RPR). It is the ability to modify (mostly through the addition of functionality) the existing circuit on the FPGA, through “partial reconfiguration” (PR) of the FPGA at run time. DPR allows designer to use smaller devices, reduce power consumption and improve system upgradability. DPR-enabled FPGAs are thus ideal choices for IoT applications. However, it has been demonstrated that DPR-enabled FPGA based systems can be subjected to malicious circuit alterations, typically termed as Hardware Trojan insertion [9]. Interestingly, such attacks leverage the same DPR capabilities that are otherwise so valuable. Hence, proper defense strategies must be provided to counter such threats, while keeping the inherent physical constraints of IoT under consideration.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 21 و 22 فایل ورد ترجمه)