Un reciente avance en la ingeniería de chips podría revolucionar la seguridad en la criptografía. Este método permite que dos chips se autentiquen mutuamente mediante una huella digital compartida.
Los chips CMOS, al igual que las huellas dactilares humanas, presentan variaciones únicas durante su fabricación. Estas particularidades pueden ser utilizadas para la autenticación, protegiendo así los dispositivos de posibles ataques que busquen robar datos privados.
Innovación en autenticación segura
Tradicionalmente, los esquemas criptográficos requieren almacenar información secreta sobre la huella de un chip en un servidor externo, lo que genera vulnerabilidades de seguridad. Para abordar esta limitación, ingenieros del MIT han desarrollado un método de fabricación que permite la autenticación basada en huellas digitales sin necesidad de almacenar información fuera del chip.
Este enfoque consiste en dividir un chip diseñado de tal manera que cada mitad comparta una huella única. Así, cada chip puede autenticar al otro directamente, lo que reduce costos y se adapta a los procesos de fabricación CMOS estándar sin requerir materiales especiales.
Este método tiene aplicaciones prometedoras en sistemas electrónicos con limitaciones energéticas, como un sensor ingerible y su parche wearable asociado para el monitoreo de la salud gastrointestinal. Ambos dispositivos pueden autenticarse sin intermediarios.
Ventajas y seguridad del método
Eunseok Lee, estudiante de ingeniería eléctrica y autor principal del estudio, destaca que la mayor ventaja de este método es que no se necesita almacenar información. “Todos los secretos permanecen dentro del silicio, lo que proporciona un nivel de seguridad superior”, afirma.
Lee trabajó en el estudio junto a otros estudiantes y profesores del MIT, y la investigación fue presentada en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido del IEEE. La creación de claves de cifrado compartidas en fundiciones semiconductoras de confianza podría ayudar a equilibrar la seguridad y la conveniencia en la protección de la transmisión de datos.
Además, al no requerir almacenamiento de datos en servidores, el método aumenta la seguridad del identificador físico del chip, conocido como función física no clonable (PUF).
Desarrollo de la PUF gemela
Los investigadores lograron crear un par de PUF gemelas en dos chips, permitiendo que uno autentique al otro directamente. Este avance se comparó con un papel rasgado en dos, donde ambos trozos comparten una característica única en su borde rasgado.
Para generar la PUF gemela, los ingenieros modificaron las propiedades de un conjunto de transistores en el borde de los chips. Utilizando un proceso de ruptura del óxido de puerta, se aplicó alta tensión a los transistores hasta que uno de ellos fallara, creando así un estado de ruptura único como base para la PUF.
Este proceso se facilitó mediante el uso de diodos emisores de luz (LED) de bajo costo, lo que hace que la implementación a gran escala sea viable en comparación con otros métodos más complicados.
Perspectivas futuras
Se espera que futuras versiones del diseño puedan conservar la aleatoriedad compartida directamente dentro de los transistores, fortaleciendo la seguridad en el nivel físico del chip. “La demanda de seguridad a nivel físico para dispositivos de borde está aumentando rápidamente, y un enfoque de PUF gemela permite una comunicación segura sin la carga de protocolos pesados”, concluye Anantha Chandrakasan, coautor del estudio.
Este trabajo ha sido financiado por Lockheed Martin, la Beca MathWorks de la Escuela de Ingeniería del MIT y la Beca de la Fundación de Estudios Avanzados de Corea.
