Physical Unclonable Functions

Worum geht's

Du lernst, wie in Hardware vorhandener Zufall für IT-Sicherheitsaufgaben genutzt wird: zunächst Physical Unclonable Functions (PUFs) — Aufbau, genutzte Effekte, Qualitätsbewertung, Anwendungen, Angriffe und Gegenmaßnahmen — und anschließend Zufallszahlengeneratoren und deren Analyse. Praktisch implementierst du eine PUF-basierte Ver- und Entschlüsselung sowie Schlüsselspeicherung und Zufallszahlengenerierung auf einem FPGA.

Was du danach kannst

Verständnis des Konzepts von Physical Unclonable Functions (PUFs)
Kenntnis von Zufallszahlengeneratoren (TRNGs) und deren Analyse
Anwendung von Methoden zur Bewertung von PUFs und Zufallszahlen
Interpretation und kritische Bewertung von Ergebnissen zur Qualitätsmessung
Kenntnis typischer Angriffsvektoren auf PUFs und geeigneter Gegenmaßnahmen
Umsetzung grundlegender PUF-Anwendungen auf einem FPGA

Aus was das Modul besteht

VorlesungVermittlung der theoretischen Grundlagen zu PUFs und Zufallszahlengeneratoren
ÜbungVertiefung der Vorlesungsinhalte, Vermittlung des Vorgehens für die praktische Anwendung und Vorbereitung des Praktikums
PraktikumPraktische Umsetzung: Implementierung von PUF-Anwendungen auf einem FPGA; begleitet und betreut

Lehrmethode

Frontalunterricht (Vorlesung)Einführung in Konzepte von PUFs und Zufallszahlengeneratoren
Interaktiver Frontalunterricht (Übung)Vertiefung, Beispielbearbeitung und Vorbereitung der praktischen Arbeit
Betreutes PraktikumEinübung wichtiger Aspekte der praktischen Implementierung und selbstständiges Erarbeiten von Lösungen

Solltest du schon können

VHDL-Kenntnisse (für das Praktikum)empfohlen
Für die Vorlesungempfohlen

Prüfung

Klausurmündliche PrüfungPraktikumsleistung (freiwillig, Midterm-Bonus)

Nachweis durch eine 60-minütige schriftliche Prüfung. Studierende müssen Konzepte und Anwendungen von PUFs und TRNGs benennen und stichpunktartig erläutern, schematische Darstellungen zu Strukturen anfertigen, Ergebnisse von Qualitätsmethoden stichpunktartig interpretieren sowie Angriffsvektoren und Gegenmaßnahmen benennen und diskutieren. Bei niedriger Teilnehmerzahl kann die Prüfung in eine 30-minütige mündliche Prüfung umgewandelt werden. (Keine Hilfsmittel sind explizit angegeben.)

Literatur

C. Böhm und M. Hofer - Physical Unclonable Functions in Theory and Practice
M. Hiller - Key Derivation with Physical Unclonable Functions (Dissertation, TUM 2016)
J. Delvaux - Security Analysis of PUF-Based Key Generation and Entity Authentication (PhD Thesis, KU Leuven, 2017)

Termine

Vorlesung mit ÜbungPhysical Unclonable Functions2 Gruppen zur Wahl

AMo.09:45–11:15
N1005ZG, Seminarraum (0101.Z1.005)
15× · 12.10.–01.02.
- 12.10.
- 19.10.
- 26.10.
- 02.11.
- 09.11.
- 16.11.
- 23.11.
- 30.11.
- 07.12.
- 14.12.
- 21.12.
- 11.01.
- 18.01.
- 25.01.
- 01.02.
BMo.11:30–13:00
N1005ZG, Seminarraum (0101.Z1.005)
15× · 12.10.–01.02.
- 12.10.
- 19.10.
- 26.10.
- 02.11.
- 09.11.
- 16.11.
- 23.11.
- 30.11.
- 07.12.
- 14.12.
- 21.12.
- 11.01.
- 18.01.
- 25.01.
- 01.02.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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