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基于PUF的水下海洋观测仪器身份认证研究
基于PUF的水下海洋观测仪器身份认证研究
摘要：随着水下海洋观测技术的不断发展，水下海洋观测仪器被广泛应用于海洋研究和资源开发中。然而，水下海洋观测仪器的身份认证问题对于确保数据的可信性和安全性至关重要。本论文基于PhysicallyUnclonableFunction(PUF)技术，研究水下海洋观测仪器的身份认证方法，旨在提高水下海洋观测仪器的安全性和可信度。
关键词：水下海洋观测仪器；身份认证；PUF；可信性；安全性
1.引言
水下海洋观测仪器作为海洋研究和资源开发的重要工具，对于提供准确的海洋数据和信息起着至关重要的作用。然而，在海洋观测过程中，面临着身份伪造、数据篡改等安全问题。因此，对水下海洋观测仪器进行身份认证是确保数据的可信性和安全性的关键环节。
2.PhysicallyUnclonableFunction(PUF)技术简介
PUF是一种新兴的物理安全技术，用于通过硬件特性对物理实体进行身份认证。PUF依赖于可重现的硬件特性，通过对比实际测量值和存储的参考值来进行身份验证，从而保护物理实体的安全。
3.基于PUF的水下海洋观测仪器身份认证方法
3.1PUF特性提取
首先，需要从水下海洋观测仪器中提取出PUF特性。PUF特性的提取可以基于硬件电路的细微差异，如传感器的放置位置、接口电阻等。通过测量这些特性，并存储为参考值，以供后续的身份认证过程使用。
3.2PUF身份认证过程
PUF身份认证过程主要包括两个阶段：注册阶段和认证阶段。
在注册阶段，水下海洋观测仪器的PUF特性被提取并存储为参考值。这些参考值将被用于后续的身份验证。
在认证阶段，水下海洋观测仪器需要提供一个挑战值给PUF模块，并利用该挑战值生成一个可重复的响应。该响应将与注册阶段存储的参考值进行对比。如果两者匹配，则认证通过，否则认证失败。
4.安全性分析
基于PUF的身份认证方法具有一定的安全性。首先，PUF的特征在物理上是唯一的，难以被复制和伪造。其次，PUF的特征保存在硬件中，不易受到软件攻击和篡改。再次，PUF的特征提取和认证过程是实时进行的，无法通过非物理手段进行攻击。因此，基于PUF的身份认证方法可以有效地保护水下海洋观测仪器的安全性。
5.结论
本论文基于PUF技术，研究了水下海洋观测仪器的身份认证方法。通过提取和利用PUF特性，可以实现对水下海洋观测仪器的身份认证，提高其安全性和可信度。未来的研究可以进一步探索PUF技术在其他领域的应用，如海洋资源开发、海底通信等。
参考文献：
[1]S.Devadas,M.Qureshi,P.Kundu,etal.PhysicallyUnclonableFunctions:Constructions,PropertiesandApplications[M].Springer,Cham,2017.
[2]S.Guajardo,S.S.Kumar,G.J.Schrijen,etal.Fieldguidetoattacktrees/c4modelasanextensionofSTRIDEforoperationaltechnologythreatmodeling[J].Computers&Security,2020,97:101933.
[3]S.Xia,L.Wang,F.Wu,etal.Identifyingunknownattacksbasedonsensorfingerprintmatchinginindustrialcontrolsystems[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2020,16(2):947-957.