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RUDN大學(xué)的應(yīng)用數(shù)學(xué)專家已通過實(shí)驗(yàn)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(shí)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(yàn)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(shí)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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。
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