High Entropy TRNG generator with FPGA and ASIC testing

הרקע לפרויקט:

פרויקט זה מתמקד במימוש יעיל של יצרנים רנדומיים פיסיקאליים עבור אפליקציות שדורשות תפוקה רנדומית גדולה בעלות אנרגטית נמוכה. בימינו, לאבטחת המידע המעובד על ידי חומרה (ASICS, FPGAs, uCs), ובנוסף לצורך של מנגנונים קריפטוגרפים סטנדרטיים (סודיות, אימות וכו'..) קיים צורך להגן על המימוש החומרתי של המערכת כנגד חילוץ מידע מסווג שאגור/מעובד ברכיבים. כל צרכים אלו וההגנות המדוברות (על מגוון הספקטרום) דורשות תפוקת ביטים רנדומיים גדולה מאוד בעלות נמוכה. בפרויקט זה אנו נממש יצרנים רנדומיים המסתמכים על עקרונות פיסיקליים, נמדל אותם, נבחן אותם במקרי קצה שונים, נממש מנגנוני פיצוי למקרי קצה אלו ובתקווה נבחן על פלטפורמת FPGA ונייצרם בטכנולוגיית ASICs (שניהם רלוונטיים מאוד לעולם הרכיבים ולאפליקציות IoT וכו'). המטריקות שנשתמש בהם הם אנטרופיה מינימאלית, תפוקה עלות אנרגטית לביט וכו'.
*דגש: המידע שניתן כאן מוגבל מפאת אבטחת-מידע למידע מפורט נא לגשת אלי

מטרת הפרויקט:

מימוש מודל לארכיטקטורה (שאנו מציעים), סימולציה בכלי ניתוח מעגלים \ מדידות על FPGA והוכחת ייתכנות משמעותית.

תכולת הפרויקט:

- למידת מנגנונים קיימים.
- מימוש מנגנונים משופרים.
- מימוש לוגיקת פיצוי.
- (אופציונלית) ייצור הרכיבים.
- מדידת ביצועים (אם לא יוצר על פלטפורמת FPGA).
- ביצוע ניתוח סטטיסטי.
- לבסוף, פרויקט מוצלח יזכה לייצר את הרכיבים ולפרסם עבודות בכתבי עת.

קורסי קדם:

לא חובה אך ידע שיכול לעזור \ להוות ייתרון:
כלים נדרשים וקורסי קדם:
- 83004 תכן חומרה בשפת VERILOG
- 83253 תכן לוגי.
כלים נדרשים שילמדו תוך כדי הפרויקט אם אין ידע קודם:
- כלים בסיסיים מתורת האינפורמציה
- 83458 מבוא לקרפיטוגרפיה
- Synthesis tools and use ./FPGA

דרישות נוספות:

לא חובה אך ידע שיכול לעזור \ להוות ייתרון:
כלים נדרשים וקורסי קדם:
- 83004 תכן חומרה בשפת VERILOG
- 83253 תכן לוגי.
כלים נדרשים שילמדו תוך כדי הפרויקט אם אין ידע קודם:
- כלים בסיסיים מתורת האינפורמציה
- 83458 מבוא לקרפיטוגרפיה
- Synthesis tools and use ./FPGA

מקורות:

1. Yang, Bohan, et al. "ES-TRNG: A High-throughput, Low-area True Random Number Generator based on Edge Sampling." IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems (2018): 267-292
2. Klein, Netanel, Eyal Harel, and Itamar Levi. "The cost of a true random bit—On the electronic cost gain of ASIC time-domain-based TRNGs." Cryptography 5.3 (2021): 25.
3. Levi, Itamar, Davide Bellizia, and François-Xavier Standaert. "Tight-ES-TRNG: Improved Construction and Robustness Analysis." SN Computer Science 3.4 (2022): 321.