北京
当手机、智能手表、传感器等设备越来越普及，信息安全不再只是软件层面的问题，硬件本身也可能成为被攻击的目标。近日，华东师范大学重庆研究院曾和平教授团队想出一个新办法——用一束飞秒激光在一块超薄的金膜上“刻”出一个随机迷宫，用这个迷宫本身当“锁”，每次用时现场读取，用完即毁，再也不怕“密码本”丢失。
据介绍，传统加密方式需要把“密码”提前存在设备的存储器里，但这个“密码本”一旦被他人找到被偷，整个系统就失守了。而物理不可克隆函数好比给每个芯片打上一枚独一无二的“物理指纹”。它利用制造过程中自然产生的微观差异，让每个硬件都拥有无法复制的身份标识。但由于许多高安全性方案的“指纹”需要用电子显微镜等昂贵设备才能读取，难以在成本敏感的小型设备中推广。
该团队此次的技术创新在于在于加密模式的转变——用一束飞秒激光照射一块仅有20纳米厚的超薄金膜。由于金膜内部本身就分布着随机的纳米岛结构，激光照射下，这些纳米岛成为“热点”，引发金膜熔融、流动，然后瞬间冷却，最终形成一幅不规则的、类似迷宫的分形网络。整个过程不需要光刻模板，完全由物理随机性驱动，因此无法复制、无法克隆——即使知道工艺方法，也无法制造出第二个一模一样的“迷宫”。
实验数据表明，这种密钥具有很好的随机性、唯一性和可靠性。也就是说，它足够“乱”，足够“独特”，而且每次读取都能给出稳定的结果。用户在需要加密时，只需用便携式设备现场读取迷宫的物理响应，即时生成密钥，加密完成后密钥立即被擦除，下一次需要时重新读取生成。这种“现场读取、即时生成、用完即丢”的方式，从根本上避免了密钥泄露的风险，也省去了维护庞大“密码本”的硬件开销。
目前，该技术已在FPGA芯片上成功验证，完成了对本地信息的加密，相关成果发表在国际期刊《Advanced Science》上。团队负责人表示，随着便携式读取技术和片上集成方案(即将多个芯片和设备的功能集成至一块芯片上)的进一步优化，这项技术有望为物联网设备、嵌入式系统等提供通用的物理密钥方案，让信息安全从“存储式保护”向“生成式安全”转变。(赵鹏)
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