ツインチップセキュリティが暗号化ハードウェアを強化

MITのエンジニアは、秘密鍵を外部に保存せずに、ペアになった電子機器が相互に安全に認証できるようにするチップ製造トリックを考案し、安全な低電力組み込みシステムの飛躍的な進歩となる可能性がある。

MITの研究者らは、外部キーストレージへの依存を減らしながら、ハードウェアベースの暗号化セキュリティを強化できる新しい半導体処理方法を開発した。この技術は、製造中にペアのチップに共有の不変の「指紋」を埋め込むことで、通常、秘密の指紋データをサーバーまたはサードパーティのシステムに保持する必要がある従来のスキームとは異なり、一方のデバイスが相手方を直接認証できるようにします。

このアプローチの中心となるのは、物理的複製不可能機能 (PUF) です。これは、CMOS 製造における避けられない微細なばらつきから生じる固有の識別子です。歴史的に、これらのランダムな物理署名はデバイス キーの生成に使用されてきましたが、これらのキーを外部で保護して保存すると、脆弱性とエネルギー オーバーヘッドが生じます。MIT チームのプロセスは、ウェーハが両方のデバイスに複製が困難な同じハードウェア ID を効果的に与える前に、共有境界に沿ってトランジスタの特性を操作することで、2 つのチップ間で一致する PUF ペアを作成します。

この共有 PUF により、シリコンを超えて秘密データを交換したり保存したりすることなく、2 つのデバイスが相互に認証できるようになります。研究者らは、プロトタイプのペアチップが、固有の指紋と一致する際に 98% 以上の信頼性を持つことを実証しました。この方法は、標準的な CMOS プロセスと低コストの LED 誘発トランジスタ ブレークダウンを使用して相関ランダム性を生成するため、主流のエレクトロニクスでのスケーラブルな実装が期待できます。

このイノベーションは、従来の暗号化プロトコルや鍵交換が重すぎたり遅すぎたりするウェアラブルモニターと組み合わせた摂取型医療センサーなど、電力と重量に敏感なシステムで価値があることが証明される可能性がある。セキュリティをハードウェアに直接組み込むことで、中間サーバーや複雑なキー管理インフラストラクチャの必要性が軽減され、効率とプライバシーの両方が向上します。


研究者には大学院生のEunseok Lee、Jaehong Jung、Maitreyi Ashokが含まれており、Anantha Chandrakasan教授とRuonan Han教授から上級指導を受けています。このグループは、IEEE 国際ソリッドステート回路会議で研究結果を発表し、エッジ デバイスの物理層セキュリティを強化する広範な取り組みの一環としてこの研究を位置づけました。

セキュア暗号プロセッサや使用中のデータを保護する機密コンピューティング アーキテクチャなどのハードウェア ベースの暗号保護に対する業界の関心が高まっているため、このツイン PUF 方式は将来のセキュア シリコン設計に実用的なツールを追加します。