In der analogen Welt kommt es bei der Fertigung von Chips zu ungewollten, minimalen Abweichungen. Genau diese ungeplanten Variationen machen jeden Chip für sich einzigartig. „In der Informatik nutzen wir diese Unterschiede, um Hardware eindeutig identifizieren zu können“, erklärt der Prof. Dr. Stefan Katzenbeisser, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Informatik an der Universität Passau. Physically Unclonable Functions, physikalisch unkopierbare Funktionen, nennen sich diese einzigartigen Codes, kurz PUFs. Mit Hilfe solcher PUFs lassen sich Geräte eindeutig identifizieren, vergleichbar eines digitalen Fingerabdrucks. Derzeit gilt dies als robuste und leichte Lösung, um etwa das Internet der Dinge sicherer zu machen.
Forschungsteams um Prof. Dr. Katzenbeisser experimentieren in zwei DFG-Projekten mit zukünftigen Einsatzmöglichkeiten von PUFs:
Im DFG-Projekt „PUFmem - Intrinsische Physically Unclonable Functions aus neuartigen nichtflüchtigen Speichern“ erforscht das Team, ob sich neuartige Speicherstrukturen als PUFs nutzen lassen. Das Besondere daran: Die Speicher fungieren dann sowohl als Datenträger als auch als eindeutiger Schutz für das jeweilige Gerät. Die Informatikerinnen und Informatiker experimentieren mit Speichermodulen, die in naher Zukunft in Geräten verbaut werden. Das Forschungsteam untersucht unter anderem verschiedene physikalischen Eigenschaften der Speicherzellen und erforscht die Widerstandsfähigkeit der PUFs, indem es die Speichermodule unterschiedlichen Umweltbedingungen aussetzt, etwa Temperaturschwankungen, Magnetfeldern oder Strahlungen.
Im DFG-Projekt „NANOSEC – Manipulationssichere PUFs basierend auf Nanostrukturen für sichere und robuste Hardwaresicherheits-Primitive“ tun sich die Passauer Forscherinnen und Forscher mit der TU Chemnitz zusammen, um ihre Kompetenzen in den Bereichen der Hardwaresicherheit (Universität Passau) und nanomaterialbasierter Bauelemente (TU Chemnitz) zu bündeln. Das Tandemteam untersucht, inwiefern sich Kohlenstoff-Nanoröhren für PUFs eignen. Das Team entwickelt und erforscht hier hybride PUFs, die sowohl Sensor- als auch PUF-Funktionalitäten aufweisen. „Das könnte ein vielversprechender Baustein für sicherheitsrelevante Anwendungen werden, etwa im Bereich des autonomen Fahrens, da er vertrauenswürdige und hardware-gesicherte Sensordaten liefert“, erklärt Prof. Dr. Katzenbeisser.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert beide Projekte über eine Laufzeit von drei Jahren.