數(shù)學(xué)家證明電子設(shè)備的閃存指紋是真正獨(dú)特的

RUDN大學(xué)的應(yīng)用數(shù)學(xué)專家已通過實驗證明，可以通過閃存單元中的缺陷準(zhǔn)確識別電子設(shè)備。事實證明，這些缺陷的分布和性質(zhì)是獨(dú)特的，它們可以充當(dāng)存儲芯片的“指紋”。這種新方法將創(chuàng)建無法偽造的電子閃存密鑰，從而提高了針對黑客攻擊的防護(hù)能力。研究結(jié)果發(fā)表在IEEE Access雜志上。

隨著信息和通信設(shè)備(智能手機(jī)，健身手環(huán)，Wi-Fi設(shè)備，存儲設(shè)備)在世界范圍內(nèi)擴(kuò)散，保護(hù)它們免受盜竊和篡改的問題變得越來越重要。需要一種準(zhǔn)確識別每個設(shè)備的方法。現(xiàn)有的識別方法可以分為兩種：虛擬的和物理的。虛擬方法應(yīng)用于設(shè)備的軟件(固件)。例如，它可以是“硬寫入”設(shè)備的唯一編號。問題是任何軟件都可以被黑客入侵和更改數(shù)據(jù)。物理方法處理硬件。這些措施包括通過其射頻的獨(dú)特波動來識別設(shè)備。但是，無線電信號容易受到干擾。

其中的物理鑒定新方法是基于損壞閃存存儲單元。由于微觀制造缺陷，損壞的單元會隨機(jī)出現(xiàn)在設(shè)備的存儲塊中。這些微缺陷的模式是唯一的，這意味著一個設(shè)備可以與另一個設(shè)備區(qū)分開。但是，以前無法通過數(shù)值方法證明這種方法的有效性，因此RUDN大學(xué)的專家們致力于驗證該技術(shù)的有效性。

為此，他們使用了配置為NOR的閃存芯片，該芯片用于計算機(jī)的微控制器和微芯片中。NOR閃存是位于導(dǎo)體矩陣上的低級存儲單元的二維陣列。每個單元存儲一到四位信息。要在單元格中記錄或擦除信息，您需要更改其電量。在記錄過程中，單元將位的初始狀態(tài)(通常為“ 1”)更改為相反的狀態(tài)(“ 0”)。但是在每個寫周期之后，不可逆的更改會在單元中積累，并且在某個時刻它會停止工作，也就是說，如果嘗試寫操作，它將不再更改其狀態(tài)。這樣的單元被認(rèn)為是損壞的，并且出現(xiàn)損壞的單元的過程稱為存儲芯片劣化。

存儲器單元“死亡”的過程是完全隨機(jī)的，因此特定存儲器扇區(qū)內(nèi)非功能性單元的分布圖對于每個設(shè)備都是唯一的。如果在小配件出售之前將此模式添加到數(shù)據(jù)庫(例如由制造商維護(hù))，則可以通過此損壞的單元模式來明確標(biāo)識設(shè)備。制造商將能夠檢查特定的內(nèi)存扇區(qū)，將其與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，并阻止被盜的智能手機(jī)或采取其他措施。

RUDN大學(xué)的研究人員決定在實踐中證明損壞的單元模式對于每個存儲芯片都是唯一的。他們使用Raspberry Pi計算機(jī)將120個NOR閃存芯片連接到自定義測試臺。每個芯片上的512個扇區(qū)之一被重寫350,000次，被強(qiáng)行破壞。結(jié)果，獲得了每個芯片的第一存儲器扇區(qū)的受損單元的圖。對于大多數(shù)測試芯片，該部門中非功能性單元的數(shù)量為30到100。

之后，研究人員比較了所有“壞”細(xì)胞的圖譜，沒有一個與其他任何圖譜匹配。他們還將數(shù)據(jù)外推到大量的設(shè)備。統(tǒng)計計算表明，受損細(xì)胞的兩個相同圖譜的可能性無限小。

當(dāng)然，使用芯片時可能會出現(xiàn)新的計劃外損壞的電池。但是一項實驗表明，該映射在設(shè)備的整個生命周期內(nèi)幾乎沒有變化：在出現(xiàn)新的“壞”單元之前，平均寫入周期數(shù)為3940。這相當(dāng)于每天使用10年以上。但是，仍然有可能一個新的損壞的電池將使該設(shè)備與另一個僅因該電池而不同的設(shè)備相同。RUDN大學(xué)數(shù)學(xué)也使用特殊公式計算了該概率。事實證明，即使不能完全排除這種可能性，也無限?。捍蠹s五分之一。

利用所有這些數(shù)據(jù)，專家們成功地完成了兩個設(shè)備之間的相互識別過程：他們彼此成功地“相互識別”。

因此，研究人員在實踐中和數(shù)學(xué)上都證明了閃存損壞的扇區(qū)可以用作微處理器，智能手機(jī)和其他設(shè)備的四千萬個的唯一標(biāo)識符。這個數(shù)字大大高于目前世界上的設(shè)備數(shù)量。