KR20180133642A - DATA TRANSFER METHOD USING PRIVATE KEY BASED ON PUBLIC PHYSICALLY UNCLONABLE FUNCTION, IoT COMMUNICATION SYSTEM AND IoT DEVICE - Google Patents

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Abstract

A data transmission method using an adaptive private key based on a public physically unclonable function (PPUF) comprises: a step where a transmitter repeats a process of using a delay property of any public physically unclonable function (PPUF) to determine a response value outputted at a reference time after a first and a second challenge value are inputted to determine a first challenge set including a plurality of first challenge values and a response set including a plurality of responses; a step where the transmitter transmits information including the reference time and the response set, and transmits data encoded by using a private key generated by using the plurality of first challenge values; a step where the transmitter receives the information, and repeats a process of determining a specific second challenge value for outputting the response values at the reference time from a challenge value input time by a PPUF circuit having the delay property with respect to all response values included in the response set to determine a second challenge set including a plurality of second challenge values; and a step where the transmitter uses a private key generated by using the plurality of second challenge values to decode the encoded data.

Description

PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법, IoT 통신 시스템 및 IoT 디바이스{DATA TRANSFER METHOD USING PRIVATE KEY BASED ON PUBLIC PHYSICALLY UNCLONABLE FUNCTION, IoT COMMUNICATION SYSTEM AND IoT DEVICE}Technical Field [0001] The present invention relates to a data transfer method, an IoT communication system, and an IoT device using an adaptive secret key based on PPUF, a data transfer method using an adaptive secret key based on PPUF,

이하 설명하는 기술은 적응적 길이의 비밀키를 사용한 데이터 전송 기법에 관한 것이다.The technique described below relates to a data transmission technique using an adaptive length secret key.

통신 분야에서 보안은 매우 중요한 이슈이다. 다양한 접근이 있지만, 기본적으로 데이터를 암호화하여 전송하는 기법이 있다. 공격자가 암호화한 데이터를 복호하거나 변조하기 어렵게 만드는 것이 주된 목적이다. Security in the field of communications is a very important issue. There are various approaches, but basically there is a technique of encrypting and transmitting data. The main purpose is to make it difficult for an attacker to decrypt or tamper with encrypted data.

최근 주목받는 IoT 분야에서도 보안 기술이 주목받고 있다. 특히 한정된 에너지를 갖는 IoT 디바이스에서 유효한 보안 기술 개발이 필요한 상황이다.Security technology is attracting attention in the field of IoT recently attracting attention. Especially, it is necessary to develop effective security technology for IoT devices with limited energy.

한국공개특허 제10-2017-0047965호Korean Patent Publication No. 10-2017-0047965

이하 설명하는 기술은 PPUF(Public Physically Unclonable Function)을 이용한 데이터 전송 기법을 제공하고자 한다. 이하 설명하는 기술은 장치의 가용 에너지를 고려하여 가변 길이를 갖는 비밀키를 이용한 전송 기법을 제공하고자 한다. The technique described below is intended to provide a data transmission technique using PPUF (Public Physically Unclonable Function). The technique described below is intended to provide a transmission scheme using a secret key having a variable length in consideration of the available energy of the apparatus.

PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법은 송신기가 어느 PPUF(Public Physically Unclonable Function)의 지연 특성을 이용하여 제1 챌린지값 및 상기 제1 챌린지값이 입력된 후 기준 시간에 출력되는 리스폰스값을 결정하는 과정을 반복하여 복수의 제1 챌린지값을 포함하는 제1 첼린지 세트 및 복수의 리스폰스를 포함하는 리스폰스 세트를 결정하는 단계, 상기 송신기가 상기 기준 시간 및 상기 리스폰스 세트를 포함하는 정보를 전송하고, 상기 복수의 제1 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 암호화한 데이터를 전송하는 단계, 수신기가 상기 정보를 수신하고, 상기 리스폰스 세트에 포함되는 모든 리스폰스값 각각에 대해 상기 지연 특성을 갖는 PPUF 회로에서 챌린지값 입력 시점부터 상기 기준 시간에 상기 각 리스폰스값을 출력하는 특정한 제2 챌린지값을 결정하는 과정을 반복하여 복수의 제2 챌린지값을 포함하는 제2 첼린지 세트를 결정하는 단계 및 상기 수신기가 상기 복수의 제2 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 상기 암화화한 데이터를 복호하는 단계를 포함한다.A data transmission method using an adaptive secret key based on PPUF is a method in which a transmitter uses a delay characteristic of a PPUF (Public Physically Unclonable Function) to generate a first challenge value and a response that is output at a reference time after the first challenge value is input Determining a response set including a first set of challenges and a plurality of responses including a plurality of first challenge values, determining whether the response includes the reference time and the information including the set of responses Transmitting the encrypted data using the secret key generated by using the plurality of first challenge values, receiving, by the receiver, the received information, and transmitting, for each of the response values included in the response set, The PPUF circuit having the delay characteristic outputs the respective response values at the reference time from the input of the challenge value Determining a second challenge set including a plurality of second challenge values by repeating the process of determining a specific second challenge value, and determining whether the receiver uses the secret key generated using the plurality of second challenge values And decrypting the encrypted data.

PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 IoT 통신 시스템은 어느 PPUF(Public Physically Unclonable Function)의 지연 특성을 이용하여 초기 챌린지값, 복수의 제1 챌린지값 및 상기 제1 챌린지값 각각이 입력된 후 기준 시간에 출력되는 복수의 리스폰스값을 결정하고, 상기 초기 챌린지값, 상기 기준 시간, 상기 복수의 리스폰스값 및 상기 복수의 제1 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 암호화한 데이터를 전송하는 송신기 및 상기 초기 챌린지값, 상기 기준 시간, 상기 복수의 리스폰스값 및 상기 데이터를 수신하고, 상기 복수의 리스폰스값 각각에 대해 상기 지연 특성을 갖는 PPUF 회로에서 챌린지값 입력 시점부터 상기 기준 시간에 각 리스폰스값을 출력하는 특정한 제2 챌린지값을 결정하고, 복수의 제2 챌린지값을 이용하여 생성한 비밀키를 이용하여 수신한 상기 암화화한 데이터를 복호하는 IoT 디바이스를 포함한다.An IoT communication system using an adaptive secret key based on PPUF uses an initial challenge value, a plurality of first challenge values and a first challenge value after inputting each of the first challenge value and the second challenge value using a delay characteristic of a Public Physically Unclonable Function (PPUF) And transmits the encrypted data using the initial challenge value, the reference time, the plurality of response values, and the secret key generated using the plurality of first challenge values The PPUF circuit receiving the initial challenge value, the reference time, the plurality of response values, and the data, and having the delay characteristic for each of the plurality of response values, Determining a specific second challenge value for outputting the second challenge value, and using a secret key generated using the plurality of second challenge values Received and the one including carcinogenesis Chemistry IoT device that decodes the data.

IoT 디바이스는 송신 노드로부터 초기 챌린지값, 기준 시간, 복수의 리스폰스값 및 암호화된 데이터를 수신하는 통신 회로, 복수의 XOR 게이트로 구성되는 PPUF 회로 및 상기 복수의 리스폰스값 각각에 대하여 상기 초기 챌린지값을 상기 PPUF 회로에 입력한 후 특정 시간이 경과한 상태에서 가능한 모든 챌린지값 중에서 특정한 값을 선택하여 상기 PPUF 회로에 입력하는 과정을 반복하면서 선택한 챌린지값이 입력된 시점부터 상기 기준 시간에 현재 선택한 리스폰스값을 출력하는 제2 챌린지값을 결정하는 제어 회로를 포함한다.The IoT device includes a communication circuit for receiving an initial challenge value, a reference time, a plurality of response values, and encrypted data from a transmitting node, a PPUF circuit composed of a plurality of XOR gates, and an initial challenge value for each of the plurality of response values Selecting a specific value among all possible challenge values in a state where a predetermined time has elapsed after inputting to the PPUF circuit, and inputting the selected value to the PPUF circuit; and repeating the process of inputting the currently selected response value And a control circuit for determining a second challenge value to output the second challenge value.

이하 설명하는 기술은 제한된 자원과 에너지를 갖는 IoT 디바이스에 효율적으로 적용 가능한 데이터 전송 기법 내지 인증 기법을 제공한다.The techniques described below provide a data transmission scheme or authentication scheme that can be efficiently applied to IoT devices with limited resources and energy.

도 1은 아비터(arbiter) PUF의 동작에 대한 예이다.
도 2는 퍼블릭(Public) PUF의 구조 및 지연 정보에 대한 예이다.
도 3은 PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템에 대한 블록도의 예이다.
도 4는 PPUF에 기반한 데이터 전송 과정에 대한 절차 흐름도의 예이다.
도 5는 PUF에 기반한 데이터 전송 시스템에 대한 블록도의 다른 예이다.
도 6은 PPUF에 기반한 데이터 전송 과정에 대한 절차 흐름도의 다른 예이다.
도 7은 PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템에 대한 예이다.Figure 1 is an example of the operation of an arbiter PUF.
2 is an example of structure and delay information of a public PUF.
3 is an example of a block diagram for a data transmission system based on PPUF.
4 is an example of a procedure flow chart for a data transmission process based on PPUF.
5 is another example of a block diagram for a data transmission system based on PUF.
6 is another example of a procedure flow chart for a data transmission process based on PPUF.
7 shows an example of a data transmission system based on PPUF.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following description is intended to illustrate and describe specific embodiments in the drawings, since various changes may be made and the embodiments may have various embodiments. However, it should be understood that the following description does not limit the specific embodiments, but includes all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the following description.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but may be used to distinguish one component from another . For example, without departing from the scope of the following description, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular " include " should be understood to include a plurality of representations unless the context clearly dictates otherwise, and the terms " comprises & , Parts or combinations thereof, and does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, components, or combinations thereof.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Before describing the drawings in detail, it is to be clarified that the division of constituent parts in this specification is merely a division by main functions of each constituent part. That is, two or more constituent parts to be described below may be combined into one constituent part, or one constituent part may be divided into two or more functions according to functions that are more subdivided. In addition, each of the constituent units described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main functions of the constituent units themselves, and that some of the main functions, And may be carried out in a dedicated manner.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in performing a method or an operation method, each of the processes constituting the method may take place differently from the stated order unless clearly specified in the context. That is, each process may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in the opposite order.

이하 설명하는 기술은 PUF 기술에 기반하여 IoT 시스템에서 인증을 수행하는 기법에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 PUF 기술에 기반하여 생성한 키를 이용하여 IoT 디바이스에서 메시지 인증을 수행하는 기법에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 장치의 처리 능력을 고려하여 적응적인 길이를 갖는 키를 이용하여 IoT 디바이스에서 메시지 인증을 수행하는 기법에 관한 것이다.The techniques described below relate to techniques for performing authentication in an IoT system based on PUF technology. The technique described below relates to a technique for performing message authentication in an IoT device using a key generated based on PUF technology. The technique described below relates to a technique for performing message authentication in an IoT device using a key having an adaptive length in consideration of the processing capability of the device.

먼저 PUF 기술에 대해 설명하고자 한다. 반도체 회로는 제조 과정에서 Oxide 두께 차이, 문턱 전압 차이, 전전 용량 차이 등이 발생할 수 있다. PUF 회로는 반도체 공정의 미세한 프로세스 변이로 인해 회도의 동작에 미세한 차이를 보이는 물리적인 고유한 특징을 기반으로 복제여부를 판단할 수 있는 회로이다. 도 1은 아비터(arbiter) PUF의 동작에 대한 예이다. 도 1의 아비터 PUF는 위쪽의 신호와 아래쪽 신호의 미세한 동작 지연 시간의 차이를 이용한다. 물론 아비터 PUF는 도 1과는 다른 회로 구성을 가질 수도 있다.First, I will explain PUF technology. In semiconductor circuits, oxide thickness difference, threshold voltage difference, electrostatic capacitance difference, etc. may occur during the manufacturing process. The PUF circuit is a circuit that can judge whether or not it is replicated based on the physical unique characteristic that shows slight difference in the operation of the cones due to the minute process variation of the semiconductor process. Figure 1 is an example of the operation of an arbiter PUF. The arbiter PUF of FIG. 1 uses the difference in the fine operation delay time between the upper signal and the lower signal. Of course, the arbiter PUF may have a circuit configuration different from that of FIG.

챌린지(Challenge)는 PUF 회로의 구성에 입력되는 값이고, 리스폰스(Response)는 적용된 챌린지에 대한 PUF 회로의 출력값이다. 동일한 챌린지가 복수의 PUF 회로에 입력된다고 해도, 복수의 PUF 회로는 각 PUF 회로의 고유한 지연 특성으로 인하여 서로 다른 출력값(Response)을 출력한다. 이와 같이 각 PUF 회로가 갖는 하드웨어적인 특성을 이용하여 각 기기를 식별하거나 인증할 수 있다.The challenge is a value input to the configuration of the PUF circuit, and the response is an output value of the PUF circuit for the challenge applied. Even if the same challenge is input to the plurality of PUF circuits, the plurality of PUF circuits output different output values (Responses) due to inherent delay characteristics of each PUF circuit. Thus, each device can be identified or authenticated using the hardware characteristics of each PUF circuit.

도 2는 퍼블릭(Public) PUF의 구조 및 지연 정보에 대한 예이다. 퍼블릭 PUF(이하 PPUF)는 도 1의 아비터 PUF를 변형한 형태라고 할 수 있다. 2 is an example of structure and delay information of a public PUF. The public PUF (hereinafter referred to as PPUF) is a modification of the arbiter PUF in Fig.

도 2(a)는 PPUF를 구성하는 회로에 대한 예이다. 물론 PPUF는 도 2(a)와 다른 구성을 가질 수도 있다. 도 2(a)는 6개의 XOR 게이트로 구성된 PPUF를 도시한다. 도 2(a)를 살펴보면, 3개의 XOR 게이트가 2열로 구성되어 있다. 도 2(a)의 PPUF는 높이(h)가 3이고, 너비(w)가 2인 예이다. XOR 게이트 A 및 B는 각각 입력값 2개(입력 1 및 입력 2)를 입력받는다. 도 2(a)에서 XOR 게이트의 좌측에 입력되는 값을 입력 1이라고 하고, 우측에 입력되는 값을 입력 2라고 가정한다. XOR 게이트 C 및 D는 XOR 게이트 A 및 B의 출력값을 각각 2개의 입력값으로 입력받는다. XOR 게이트 E 및 F는 XOR 게이트 C 및 D의 출력값을 각각 2개의 입력값으로 입력받는다. XOR 게이트는 새로운 입력값이 입력되면 일정한 상태 전이(transition)를 갖는다. XOR 게이트의 출력값 자체는 입력값에 따라 변경될 수도 있고, 그대로 유지될 수도 있다. PPUF를 구성하는 XOR 게이트의 높이에 따라 연속된 XOR 게이트에서 상태 전이는 기하 급수적으로 증가한다. 하나의 최초 입력값에 따라서 너비 w가 2이고, h 개의 높이를 갖는 PPUF에서 최초 입력값이 변경되면 2 × 2h번의 상태 전이가 발생할 수 있다. 2 (a) shows an example of a circuit constituting the PPUF. Of course, the PPUF may have a configuration different from that of FIG. 2 (a). Figure 2 (a) shows a PPUF composed of six XOR gates. Referring to FIG. 2 (a), three XOR gates are formed in two columns. The PPUF in Fig. 2 (a) is an example in which the height h is 3 and the width w is 2. XOR gates A and B receive two input values (input 1 and input 2), respectively. In FIG. 2 (a), assume that a value input to the left side of the XOR gate is input 1 and a value input to the right side is input 2. The XOR gates C and D receive the output values of the XOR gates A and B as two input values, respectively. The XOR gates E and F receive the output values of the XOR gates C and D as two input values, respectively. The XOR gate has a certain state transition when a new input value is input. The output value of the XOR gate itself may be changed according to the input value or may be maintained as it is. Depending on the height of the XOR gate constituting the PPUF, the state transition at the consecutive XOR gate increases exponentially. According to one initial input value, a state transition of 2 × 2 h can occur when the initial input value is changed in the PPUF having a width w of 2 and a height of h .

XOR 게이트에서 입력된 신호가 출력되는 시간을 지연 시간이라고 명명한다. 서로 다른 XOR 게이트는 각각 고유한 지연 시간을 가질 수 있다. 즉 각 XOR 게이트는 고유한 지연 특성을 갖는다. 도 2(b)는 도 2(a)의 PPUF에 대한 지연 특성을 도시한 테이블이다. 각 XOR 게이트에 대한 지연 특성은 ps 단위 시간을 사용하였다. 예컨대, XOR 게이트 A는 입력 1에 대해서는 7.7 지연 시간을 갖고, 입력 2에 대해서는 9.5 지연시간을 갖는다. XOR 게이트 B는 입력 1에 대해서는 8.3 지연 시간을 갖고, 입력 2에 대해서는 10.5 지연시간을 갖는다. XOR 게이트 C는 입력 1에 대해서는 12.4 지연 시간을 갖고, 입력 2에 대해서는 8.3 지연시간을 갖는다. The time at which the signal input from the XOR gate is output is called the delay time. Different XOR gates may each have a unique delay time. That is, each XOR gate has a unique delay characteristic. 2 (b) is a table showing delay characteristics for PPUF in Fig. 2 (a). The delay characteristic for each XOR gate was used in ps unit time. For example, XOR gate A has a delay time of 7.7 for input 1 and a delay time of 9.5 for input 2. XOR gate B has a delay time of 8.3 for input 1 and a delay time of 10.5 for input 2. XOR gate C has a delay time of 12.4 for input 1 and a delay time of 8.3 for input 2.

도 2(a)에 도시된 PPUF는 XOR 게이트 A 및 B에 챌린지가 입력된다. 예컨대, x0 = "10"(입력1: 1, 입력 2: 0)이라는 챌린지가 A 및 B에 입력되고, 일정한 시간이 경과하면 E 및 F의 출력인 리스폰스 값 y0 = "00"이 출력된다고 가정한다. 리스폰스 값 y0 = "00"이 출력되는 상태를 안정화 상태(steady-state)라고 가정한다. 물론 안정화 상태에서 출력되는 리스폰스 값은 "00"이 아닌 특정 값일 수도 있다. 안정화 상태는 앞으로 출력되는 값이 변경되는 것을 확인할 수 있는 특정 초기 값이라고 할 수 있다.The PPUF shown in Fig. 2 (a) has a challenge input to the XOR gates A and B. For example, a challenge of x 0 = "10" (input 1: 1, input 2: 0) is input to A and B, and when a predetermined time elapses, a response value y 0 = "00" . It is assumed that a response value y 0 = "00" state is stable (steady-state) the state in which the output. Of course, the response value output in the stabilized state may be a specific value other than " 00 ". The stabilization state is a specific initial value which can confirm that the output value is changed in the future.

안정화 상태에서 특정 시점 t = 0 일 때 챌린지가 x1 = "01"(입력1: 0, 입력 2: 1)으로 변경되면, t = 7.7 (ps) 시점에서 XOR 게이트 A는 출력값이 '1'에서 '0'으로 변경된다(이 시점에서는 입력 1만이 반영되어 마치 입력값이 "00"과 같은 상태임). 그리고 t = 9.5 시점에서 XOR 게이트 A는 '1'의 값을 출력한다(이 시점에서는 새로 입력된 입력값이 모두 반영되기 때문임). 즉, XOR 게이트 A는 t = 7.7 및 t = 9.5 시점에 상태 전이가 발생한다. 이와 같은 방식으로 XOR 게이트 B는 t = 8.3과 t = 10.5에서 상태 전이가 발생한다. 이와 같은 방식을 일련의 연속된 XOR 게이트를 거치면 시간에 따라 입력값이 변화되는 정보가 결정될 수 있다. When the challenge is changed to x 1 = "01" (input 1: 0, input 2: 1) at a certain time t = 0 in the stabilized state, the XOR gate A outputs "1" To 0 (at this time, only the input 1 is reflected and the input value is the same as " 00 "). At time t = 9.5, XOR gate A outputs a value of '1' (because the new input value is reflected at this point). That is, the XOR gate A generates a state transition at t = 7.7 and t = 9.5. In this way, the XOR gate B has a state transition at t = 8.3 and t = 10.5. Through such a series of consecutive XOR gates, the information whose input values change over time can be determined.

이후 상위 열(row)에 위치한 XOR 게이트는 보다 많은 시간에 상태 전이를 갖게된다. 예컨대, XOR 게이트 C는 XOR 게이트 A의 출력값을 입력 1로 입력받고, XOR 게이트 B의 출력값을 입력 2로 입력받는다. 전술한 바와 같이 XOR 게이트 A 및 XOR 게이트 B는 t = 0인 시점에 입력된 x1 = "01"에 대해 시간의 흐름에 따라 2번의 상태 전이(2개의 출력값)를 갖는다. 결국 XOR 게이트 C는 시간의 흐름에 따라 2개의 입력 1을 입력받고, 2개의 입력 2를 입력받을 수 있다. 이 경우 XOR 게이트 C는 시간의 흐름에 따라 4개의 서로 다른 출력값을 출력할 수 있다. 구체적으로 XOR 게이트 C는 t = 16.6, 18.8, 20.1 및 21.9인 시점에서 상태 전이를 갖는다. 이는 XOR 게이트 A 및 XOR 게이트 B의 출력값이 변경되는 시간을 조합한 결과이다. 즉 입력 1의 경우 XOR 게이트 C는 입력 1의 기본 지연 시간 12.4 + XOR 게이트 A의 출력값 변동 시점(7.7 및 9.5)에 출력값이 변경된다(즉, t = 20.1 및 21.9). 입력 2의 경우 XOR 게이트 C는 입력 2 기본 지연 시간 8.3 + XOR 게이트 B의 출력값 변동 시점(8.3 및 10.5)에 출력값이 변경된다(즉, t = 16.6 및 18.8). 이와 같이 상위 열에 위치한 XOR 게이트는 높이에 따라 기하 급수적으로 많은 상태 전이를 겪게 된다.Then the XOR gate located in the upper row will have state transition more time. For example, the XOR gate C receives the output value of the XOR gate A as the input 1 and receives the output value of the XOR gate B as the input 2. As described above, the XOR gate A and the XOR gate B have two state transitions (two output values) with respect to x1 = " 01 " inputted at time t = 0 according to the passage of time. As a result, the XOR gate C receives two inputs 1 and receives two inputs 2 in accordance with the passage of time. In this case, the XOR gate C can output four different output values according to the time. Specifically, the XOR gate C has a state transition at t = 16.6, 18.8, 20.1 and 21.9. This is a result of combining the times at which the output values of the XOR gate A and the XOR gate B are changed. That is, in the case of the input 1, the output value is changed (ie, t = 20.1 and 21.9) to the basic delay time of the input XOR gate C of 12.4 + 12.4 times the output value change point of the XOR gate A (7.7 and 9.5). In the case of input 2, the output value is changed (ie, t = 16.6 and 18.8) to the input 2 default delay time 8.3 + XOR gate B's output value change point (8.3 and 10.5). In this way, the XOR gate located in the upper column undergoes a lot of state transition with exponentially higher heights.

전술한 바와 같이 고유한 PPUF는 서로 다른 지연 특성을 갖는다. 개별적인 PPUF에 특이적인 지연 특성을 이용하여 통신을 위한 인증에 이용할 수 있다. 통신은 결국 특정 메시지를 전달하는 기법이다. 설명의 편의를 위해 이하 특정 메시지를 전송하는 장치를 송신기라고 하고, 송신기가 전송하는 메시지를 수신하는 장치를 수신기라고 한다. 수신기는 수신한 메시지가 실제 송신기가 전송한 메시지인지 여부를 인증한다. 통신 시스템은 공개키(public key)와 비밀키(private key)를 사용하여 인증을 수행하는 예를 가정한다. 공개키는 전술한 PPUF 특이적인 지연 정보이다. 예컨대, 도 2(b)에 기재한 지연 테이블을 공개키로 사용할 수 있다. As described above, the inherent PPUFs have different delay characteristics. It can be used for authentication for communication using the delay characteristic specific to the individual PPUF. Communication is a technique that eventually delivers a specific message. For convenience of explanation, hereinafter, a device for transmitting a specific message is referred to as a transmitter, and a device for receiving a message transmitted by a transmitter is referred to as a receiver. The receiver authenticates whether the received message is a message transmitted by the actual transmitter. The communication system assumes an example in which authentication is performed using a public key and a private key. The public key is the above-described PPUF-specific delay information. For example, the delay table shown in Fig. 2 (b) can be used as a public key.

PPUF에 기반한 기본 인증 프로토콜Basic authentication protocol based on PPUF

메시지 전송 프로토콜을 간략하게 먼저 설명한다. 송신기는 x0, x1 및 t1를 결정한다. 전술한 바와 같이 x0는 일정한 시간 후에 PPUF가 안정화 상태에 도달하게 하는 입력값이다. x1는 안정화 상태에서 상태 전이를 가져오는 입력값이다. x1이 입력된 시점을 t = 0이라고 하면, t1는 입력 후에 PPUF가 y1이라는 출력값을 출력하는 시간을 말한다. 송신기는 출력값 y1을 확인하고, 출력값 y1을 결정할 수 있는 x0, y1 및 t1를 송신할 수 있다. 수신기는 x0, y1 및 t1를 입력받아 특정 입력값 x1을 결정할 수 있다. 즉, x1은 메시지 인증을 위한 비밀키에 해당한다. 이를 위해서는 송신기와 수신기가 특정 PPUF의 지연 정보를 공유해야 한다. 따라서 특정 PPUF의 지연 정보를 공개키로 사용한다.The message transfer protocol is briefly described first. The transmitter determines x 0 , x 1 and t 1 . As described above, x 0 is an input value that causes the PPUF to reach the stabilization state after a certain time. x 1 is an input value that brings the state transition in the stabilized state. Assuming that t = 0 when x 1 is input, t 1 is the time when PPUF outputs y 1 output after input. The transmitter can determine the output value y 1 and sends a 0 x, y 1 and t 1 for determining an output value y 1. The receiver can determine a particular input value x 1 by receiving x 0 , y 1, and t 1 . That is, x 1 corresponds to a secret key for message authentication. To do this, the transmitter and the receiver must share the delay information of a particular PPUF. Therefore, the delay information of a specific PPUF is used as a public key.

하나의 장치(예컨대, 수신기)는 물리적인 PUF를 갖고, 나머지 하나의 장치(예컨대, 송신기)는 물리적인 PPUF를 소프트웨어적으로 구현한 모듈(PPUF 모듈)을 사용한다고 가정한다.It is assumed that one device (e.g., receiver) has a physical PUF and the other device (e.g., transmitter) uses a module (PPUF module) that implements a physical PPUF in a software manner.

도 3은 PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템(100)에 대한 블록도의 예이다. 시스템(100)은 송신기(110)와 수신기(150)을 포함한다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 각각 대응되는 송신기(110)와 수신기(150) 한쌍을 도시하였다. 전술한 바와 같이 송신기(110)와 수신기(150)는 동일한 동작을 수행하는 PPUF를 공유한다. 도 3에서 송신기(110)는 소프트웨어적인 PPUF 모듈을 사용하고, 수신기(150)가 물리적인 PPUF 회로를 사용한 예를 도시한다. 3 is an example of a block diagram for a data transmission system 100 based on PPUF. The system 100 includes a transmitter 110 and a receiver 150. In FIG. 3, a pair of a transmitter 110 and a receiver 150 are shown for convenience of explanation. As described above, the transmitter 110 and the receiver 150 share a PPUF performing the same operation. In FIG. 3, the transmitter 110 uses a software PPUF module and the receiver 150 uses a physical PPUF circuit.

송신기(110)는 소프트웨어적인 PPUF 모듈을 사용한다. 이를 PPUF 시뮬레이션 모듈이라고 명명한다. PPUF 시뮬레이션 모듈은 수신기(150)에 있는 물리적인 PPUF 회로의 지연 정보를 사용하여 일정한 챌린지가 입력되면 특정 시간에 출력되는 리스폰스를 출력한다. Transmitter 110 uses a software PPUF module. This is called the PPUF simulation module. The PPUF simulation module outputs the response output at a specific time when a certain challenge is input using the delay information of the physical PPUF circuit in the receiver 150. [

송신기(110)는 제어회로(111), 저장장치(112) 및 통신 회로(113)를 포함한다. 제어 회로(111)는 송신기(110)의 동작을 제어하는 장치이다. 제어 회로(110)는 CPU와 같은 중앙 처리 장치 및 제어 명령을 저장하는 메모리로 구성될 수 있다. 저장장치(112)는 PPUF 시뮬레이션을 위한 소프트웨어를 저장한다. 제어 회로(110)는 저장장치(112)에 저장된 소프트웨어를 구동하여 전술한 초기 입력값 x0, 챌린지 x1, 일정 시간 t1 및 챌린지 입력 후 시간 t1에 출력되는 리스폰스 y1을 결정한다. 전술한 바와 같이 챌린지 x1이 비밀키에 해당한다. 제어 회로(110)는 챌린지 x1를 이용하여 특정한 데이터를 암호화한다. 특정한 데이터는 사전에 마련된다고 가정한다. 데이터 암호화 방법은 비밀키를 이용한 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다. 송신기(110)는 통신회로(113)를 통해 (x0, y1, t1) 및 암호화한 데이터 D를 전송한다. 통신 회로(113)는 안테나, 통신 모듈 등으로 구성될 수 있다.The transmitter 110 includes a control circuit 111, a storage device 112, and a communication circuit 113. The control circuit 111 is a device for controlling the operation of the transmitter 110. [ The control circuit 110 may be constituted by a central processing unit such as a CPU and a memory for storing control commands. The storage device 112 stores software for PPUF simulation. The control circuit 110 drives the software stored in the storage device 112 to determine the initial input value x 0 , the challenge x 1 , the constant time t 1, and the response y 1 output at the time t 1 after the challenge input. As described above, the challenge x 1 corresponds to the secret key. The control circuit 110 encrypts the specific data using the challenge x 1 . It is assumed that specific data is provided in advance. Various algorithms using secret keys can be used for the data encryption method. Transmitter 110 transmits (x 0 , y 1 , t 1 ) and encrypted data D via communication circuitry 113. The communication circuit 113 may be composed of an antenna, a communication module, and the like.

수신기(150)는 물리적인 PPUF 회로를 이용하여 비밀키인 챌린지 x1을 결정한다. 수신기(150)는 수신한 정보 (x0, y1, t1)를 이용하여 챌린지 x1을 결정한다. Receiver 150 uses the physical PPUF circuitry to determine challenge x 1 , which is a secret key. The receiver 150 determines the challenge x 1 using the received information (x 0 , y 1 , t 1 ).

수신기(150)는 제어회로(151), PPUF 회로(152), 저장장치(153) 및 통신 회로(154)를 포함한다. 제어회로(151)는 수신기(150)의 동작을 제어하는 회로이다. PPUF 회로(152)는 전술한 바와 같이 물리적인 특정 PPUF를 의미한다. 저장장치(153)는 PPUF 회로(152)를 이용하여 비밀키를 복호하기 위한 소프트웨어를 저장한다. 또한 저장장치(153)는 수신한 정보 및 복호한 데이터를 저장할 수 있다. 통신 회로(154)는 송신기(110)로부터 일정한 정보를 수신한다.The receiver 150 includes a control circuit 151, a PPUF circuit 152, a storage device 153 and a communication circuit 154. The control circuit 151 is a circuit for controlling the operation of the receiver 150. The PPUF circuit 152 refers to a physical specific PPUF as described above. The storage device 153 stores software for decrypting the secret key using the PPUF circuit 152. [ The storage device 153 may also store the received information and the decoded data. The communication circuit 154 receives certain information from the transmitter 110.

수신기(150)는 (x0, y1, t1)를 이용하여 챌린지 x1을 결정한다. 수신기(150)는 모든 가능한 챌린지 후보 중에서 시간 t1후에 리스폰스 y1을 출력하게 하는 챌린지 x1를 결정한다. 이때 챌리지 후보는 기본 입력값 x0를 제외한 나머지 가능한 모든 챌린지들을 포함할 수 있다. 챌린지 후보는 PPUF의 너비에 따라 결정된다. 예컨대, PPUF의 너비가 2라면 챌린지 후보는 모두 4개(22)이다. 기존 입력값을 제외한다면 챌린지 후보는 3개의 챌린지이다. The receiver 150 determines the challenge x 1 using (x 0 , y 1 , t 1 ). Receiver 150 determines a challenge x 1 to output the response y 1 after time t 1 among all possible challenge candidates. At this time, the challenge candidate may include all possible challenges except the basic input value x 0 . The challenge candidate is determined by the width of the PPUF. For example, if the width of the PPUF is 2, all the challenge candidates are four (2 2 ). Except for the existing input values, the challenge candidates are three challenges.

수신기(150)는 챌린지 세트 중에서 임의의 챌린지를 선택하고, 안정화 상태에서 선택한 챌린지를 PPUF 회로(152) 입력하고, 선택한 챌린지가 입력된 후 시간 t1 후에 출력되는 리스폰스를 확인한다. 수신기(150)는 선택한 특정 챌린지가 입력된 후 시간 t1 후에 출력되는 리스폰스가 y1인 경우 현재 선택한 챌린지를 비밀키 x1으로 결정한다.Receiver 150 selects any challenge in the challenge set, inputs the challenge selected in the stabilization state to PPUF circuit 152, and confirms the response output after time t 1 after the selected challenge is input. The receiver 150 determines the currently selected challenge as the secret key x 1 when the response output after time t 1 after the selected specific challenge is y 1 is y 1 .

한편 수신기(150)에 있는 PPUF 회로(152)를 이용하지 못하는 공격자는 PPUF의 지연 정보를 알고 있다고 해도, 비밀키를 알아내고 데이터를 복호하는 시간이 수신기(150)보다 훨씬 오래 걸린다. 따라서 수신기(150)가 비밀키를 결정하고 데이터를 복호하기 위해 필요한 최장 시간을 제한 시간으로 이용할 수 있다. 예컨대, 수신기(150)는 메시지가 도착한 시간부터 제한 시간 내에 복호한 데이터만을 정상적인 데이터로 인식하고 처리한다. 제한 시간은 송신기(110)가 메시지를 송신한 시간을 기준으로 설정될 수도 있다.On the other hand, even if the attacker who can not use the PPUF circuit 152 in the receiver 150 knows the delay information of the PPUF, the time for deciphering the secret key and decrypting the data takes much longer than the receiver 150. Therefore, the receiver 150 can use the longest time required for deciding the secret key and decrypting the data as the time limit. For example, the receiver 150 recognizes and processes only data decoded within a time limit from the time the message arrives as normal data. The time limit may be set based on the time the transmitter 110 sent the message.

전술한 바와 같이 PPUF회로는 높이 및 너비가 다를 수 있다. 예컨대, PPUF회로의 너비가 w이라면, 기본적으로 입력되는 입력값 x는 w 자리수를 갖고, 출력값 y도 w 자리수를 갖게된다. 결국 w은 비밀키의 길이에 해당한다. As described above, the PPUF circuit may have different height and width. For example, if the width of the PPUF circuit is w, the input value x, which is basically input, has w digits, and the output value y has w digits. Finally, w corresponds to the length of the secret key.

도 3은 송신기(110)가 소프트웨어적인 PPUF 시뮬레이션 모듈을 사용하고, 수신기(150)가 물리적인 PPUF 회로를 사용하는 시스템을 도시하였다. 경우에 따라서는 송신기(110)가 물리적인 PPUF 회로를 사용하고, 수신기(150)가 소프트웨어적인 PPUF 시뮬레이션 모듈을 사용할 수도 있다. Figure 3 illustrates a system where the transmitter 110 uses a software PPUF simulation module and the receiver 150 uses physical PPUF circuitry. In some cases, the transmitter 110 may use a physical PPUF circuit, and the receiver 150 may use a software PPUF simulation module.

도 4는 PPUF에 기반한 데이터 전송 과정(200)에 대한 절차 흐름도의 예이다. 송신기(110)는 먼저 데이터 암호화를 비밀키를 생성한다(201). 송신기(110)는 초기 입력값 x0및 특정 시간 t1을 선택한다(①). 송신기(110)는 초기 입력값 x0을 PPUF(소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 회로)에 입력하여 일정 시간 경과(안정화 상태 진입)를 기다린다. 송신기(110)는 가능한 챌린지 중에서 특정한 챌린지 x1를 선택한다(②). 송신기(110)는 안정화 상태에서 챌린지 x1를 PPUF에 입력하여 시간 t1 후에 출력되는 리스폰스 y1를 결정한다(③).FIG. 4 is an example of a procedure flow chart for the PPUF-based data transmission process 200. FIG. Transmitter 110 first generates a secret key for data encryption (201). The transmitter 110 selects the initial input value x 0 and the specific time t 1 (1). The transmitter 110 inputs the initial input value x 0 to the PPUF (software module or hardware circuit) and waits for a predetermined time (entering the stabilization state). Transmitter 110 selects a particular challenge x 1 from possible challenges (2). The transmitter 110 inputs the challenge x 1 to the PPUF in the stabilized state to determine the response y 1 output after the time t 1 (3).

송신기(110)는 챌린지 x1을 비밀키로 사용하여 전송 대상인 데이터(data)를 암호화한다(202). 비밀키를 사용한 암호화 방법을 다양한 알고리즘 중 하나가 이용될 수 있다. 다만 송신기(110)에서 사용하는 암호화 방법과 수신기(150)에서 사용하는 복호화 방법은 대응되어야 한다.The transmitter 110 encrypts the data (data) to be transmitted using the challenge x 1 as a secret key (202). One of various algorithms can be used to encrypt the secret key. However, the encryption method used in the transmitter 110 and the decryption method used in the receiver 150 must correspond to each other.

송신기(110)는 자신이 결정한 정보 중 (x0, y1, t1)을 전송한다(211). 송신기(110)는 자신이 암호화한 데이터 D를 전송한다(211). 송신기(110)는 (x0, y1, t1)와 D를 동시에 전송할 수 있다.The transmitter 110 transmits (x 0 , y 1 , t 1 ) among the information determined by the transmitter 110 (211). The transmitter 110 transmits the encrypted data D (211). Transmitter 110 may transmit (x 0 , y 1 , t 1 ) and D simultaneously.

수신기(150)는 자신이 수신한 정보를 이용하여 먼저 비밀키를 결정한다(221). 수신기(150)는 수신한 초기 입력값 x1을 PPUF 입력하고 일정한 시간 경과를 기다린다(①). 초기 입력값 x1 입력 후에 안정화 상태에 이르는 시간은 사전에 공유된 시간이라고 가정한다. 또는 송신기(110)가 안정화 상태에 이르는 시간도 수신기(150)에 전송할 수도 있다. 수신기(150)는 가능한 모든 챌린지 중 특정 챌린지를 선택하고, 선택한 챌린지를 입력한 후 시간 t1에 리스폰스를 확인한다. 수신기(150)는 챌린지를 입력한 후 시간 t1에 리스폰스 y1가 출력되면 현재 선택한 챌린지를 비밀키로 결정한다(②).The receiver 150 first determines the secret key using the received information (221). The receiver 150 inputs the received initial input value x 1 in PPUF and waits for a predetermined time elapse (1). It is assumed that the time to reach the stabilization state after the initial input value x 1 is pre-shared time. Or the time when the transmitter 110 is in a stabilized state, to the receiver 150. Receiver 150 selects a particular challenge among all possible challenges, confirms the response at time t 1 after entering the selected challenge. After the challenge is input, the receiver 150 determines the currently selected challenge as a secret key when the response y 1 is output at time t 1 (2).

이후 수신기(150)는 결정한 비밀키 x1를 이용하여 암호화된 데이터 D를 복호한다(222). Thereafter, the receiver 150 decrypts the encrypted data D using the determined secret key x 1 (222).

전술한 바와 같이 통신 시스템은 적법한 데이터 처리를 위한 제한 시간을 설정할 수 있다. 예컨대, 수신기(150)는 메시지를 수신한 시점부터 일정한 제한 시간 내에 데이터를 복호한 경우에만 복호한 데이터를 적법한 데이터로 처리할 수 있다. 또는 수신기(150)는 송신기(110)가 메시지를 전송한 시점부터 일정한 제한 시간 내에 데이터를 복호한 경우에만 복호한 데이터를 적법한 데이터로 처리할 수 있다.As described above, the communication system can set a time limit for legitimate data processing. For example, the receiver 150 can process the decoded data as legitimate data only when the data is decoded within a predetermined time limit from when the message is received. Alternatively, the receiver 150 can process the decoded data as legitimate data only when the transmitter 110 decodes the data within a predetermined time limit from when the message is transmitted.

한편 수신기(150)는 복호한 데이터를 송신기(110)에 전달할 수 있다. 송신기(110)가 제한 시간 내에 수신기(150)로부터 복호한 데이터를 수신하면, 해당 수신기(150)를 적법한 수신기로 인증할 수 있다. 이후 송신기(110)는 수신기(150)에 동일한 방법으로 암호화한 데이터를 추가로 전달할 수 있다. 제한 시간은 시스템의 성능, 비밀키의 길이 등으로 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.Meanwhile, the receiver 150 may transmit the decoded data to the transmitter 110. When the transmitter 110 receives data decoded from the receiver 150 within a time limit, the receiver 150 can be authenticated with a legitimate receiver. The transmitter 110 may then further transmit the encrypted data to the receiver 150 in the same manner. The time limit can be appropriately set considering the performance of the system, the length of the secret key, and the like.

복수의 챌린지 값으로 구성되는 키를 이용한 인증 프로토콜Authentication protocol using a key composed of a plurality of challenge values

도 5는 PUF에 기반한 데이터 전송 시스템(300)에 대한 블록도의 다른 예이다. 도 5의 데이터 전송 시스템(300)은 도 3의 시스템(100)과 달리 복수의 챌린지 값을 비밀키로 사용한다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 각각 대응되는 송신기(510)와 수신기(550) 한쌍을 도시하였다. 전술한 바와 같이 송신기(510)와 수신기(550)는 동일한 동작을 수행하는 PPUF를 공유한다. 도 5에서 송신기(510)는 소프트웨어적인 PPUF 모듈을 사용하고, 수신기(550)가 물리적인 PPUF 회로를 사용한 예를 도시한다.5 is another example of a block diagram for a data transmission system 300 based on PUF. The data transmission system 300 of FIG. 5 uses a plurality of challenge values as secret keys, unlike the system 100 of FIG. In FIG. 5, a pair of a transmitter 510 and a receiver 550 are shown for convenience of explanation. As described above, the transmitter 510 and the receiver 550 share a PPUF performing the same operation. In FIG. 5, the transmitter 510 uses a software PPUF module, and the receiver 550 uses a physical PPUF circuit.

데이터 전송 시스템(300)에서 비밀키를 복수의 챌린지 값으로 구성될 수 있다. 송신기(310)가 비밀키로 사용될 챌린지를 결정하는 과정을 m번 반복하여 복수의 챌린지를 결정할 수 있다. 송신기(310)는 복수의 챌린지 x = {x1, x2, ..., xm}을 결정한다. x는 챌린지 세트를 의미한다. 송신기(310)는 안정화 상태에서 각 챌린지 입력된 후 특정 시간 t에 출력되는 리스폰스를 결정한다. 송신기(310)는 리스폰스 y = {y1, y2, ... ym}을 결정한다. y는 챌린지 집합 x에 포함된 각 챌린지에 따른 리스폰스의 세트를 의미한다. In the data transmission system 300, the secret key may be composed of a plurality of challenge values. The process of determining the challenge to be used as the secret key by the transmitter 310 may be repeated m times to determine a plurality of challenges. The transmitter 310 determines a plurality of challenges x = {x 1 , x 2 , ..., x m }. x represents a challenge set. The transmitter 310 determines a response output at a specific time t after each challenge is input in the stabilized state. The transmitter 310 determines the response y = {y 1, y 2 , ... y m}. y denotes a set of responses according to each challenge contained in the challenge set x.

송신기(310)는 결정한 챌린지를 결합(concatenation)하여 비밀키 X를 생성할 수 있다. 송신기(310)는 x1,x2,...,xm을 순서대로 결합하여 X를 생성할 수 있다. 이 경우 X는 챌린지(특정 이진수열)를 연결한 하나의 이진수 스트링이 된다. 나아가 송신기(310)는 x에서 임의의 순서 또는 특정한 순서로 챌린지를 선택하여 X를 생성할 수도 있다. 한편 송신기(310)가 X를 생성하는 기준은 수신기(350)와 공유되어야 한다. The transmitter 310 may concatenate the determined challenge to generate a secret key X. Transmitter 310 can generate X by combining x 1 , x 2 , ..., x m in that order. In this case, X is a single binary string connecting the challenge (a specific binary string). Further, the transmitter 310 may generate the X by selecting the challenge in any order or in a particular order in x. Meanwhile, the criterion by which the transmitter 310 generates X should be shared with the receiver 350.

전술한 바와 같이 PPUF회로는 높이 및 너비가 다를 수 있다. 예컨대, PPUF회로의 너비가 w이라면, 기본적으로 입력되는 챌린지는 w 자리수를 갖고, 리스폰스도 w 자리수를 갖게된다. 따라서 하나의 챌린지가 w의 자리수를 갖고, 비밀키 X가 모든 챌린지 세트를 사용한다면 비밀키의 길이는 w × m이 된다.As described above, the PPUF circuit may have different height and width. For example, if the width of the PPUF circuit is w, basically the challenge input has w digits and the response has w digits. Thus, if one challenge has w digits and the secret key X uses all challenge sets, the length of the secret key is w x m.

송신기(110)는 결합된 비밀키 X를 이용하여 데이터를 암호화한다. 송신기(310)는 입력 초기값 x0, y = {y1, y2, ... ym}, 특정 시간 t을 전송한다. 송신기(310)는 X로 암호화한 데이터도 전송한다. 또한 경우에 따라서는 송신기(310)는 챌린지 세트로 비밀키 X를 생성하는 규칙에 대한 정보를 더 전송할 수도 있다. The transmitter 110 encrypts the data using the combined secret key X. Transmitter 310 transmits the input initial values x0, y = {y 1, y 2, ... y m}, a particular time t. Transmitter 310 also transmits data encrypted with X. Also, in some cases, the transmitter 310 may further send information about the rules for generating the secret key X in the challenge set.

송신기(510)는 PPUF 시뮬레이션 모듈을 사용한다. PPUF 시뮬레이션 모듈은 수신기(550)에 있는 물리적인 PPUF 회로의 지연 정보를 사용하여 일정한 챌린지가 입력되면 특정 시간에 출력되는 리스폰스를 출력한다. 따라서 PPUF 시뮬레이션 모듈은 물리적인 PPUF 회로의 특성에 대한 정보를 기반으로 사전에 마련되어야 한다.The transmitter 510 uses a PPUF simulation module. The PPUF simulation module outputs the response output at a specific time when a certain challenge is input using the delay information of the physical PPUF circuit in the receiver 550. [ Therefore, the PPUF simulation module should be prepared in advance based on the information about the characteristics of the physical PPUF circuit.

송신기(510)는 제어회로(511), 저장장치(512) 및 통신 회로(513)를 포함한다. 제어 회로(511)는 송신기(510)의 동작을 제어하는 장치이다. 제어 회로(510)는 CPU와 같은 중앙 처리 장치 및 제어 명령을 저장하는 메모리로 구성될 수 있다. 저장장치(512)는 PPUF 시뮬레이션을 위한 소프트웨어를 저장한다. 제어 회로(510)는 저장장치(512)에 저장된 소프트웨어를 구동하여 전술한 초기 입력값 x0, 챌린지 세트 x, 일정 시간 t 및 챌린지 입력 후 시간 t에 출력되는 리스폰스 세트 y를 결정한다. 제어 회로(110)는 챌린지 세트 x를 이용하여 생성한 비밀키 X를 이용하여 특정한 데이터를 암호화한다. 특정한 데이터는 사전에 마련된다고 가정한다. 데이터 암호화 방법은 비밀키를 이용한 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다. 송신기(110)는 통신회로(113)를 통해 (x0, y, t) 및 암호화한 데이터 D를 전송한다. 통신 회로(113)는 안테나, 통신 모듈 등으로 구성될 수 있다.The transmitter 510 includes a control circuit 511, a storage device 512 and a communication circuit 513. The control circuit 511 is a device for controlling the operation of the transmitter 510. [ The control circuit 510 may be composed of a central processing unit such as a CPU and a memory for storing control commands. The storage device 512 stores software for PPUF simulation. The control circuit 510 drives the software stored in the storage device 512 to determine the initial input value x 0 , the challenge set x, the constant time t, and the response set y output at time t after the challenge input. The control circuit 110 encrypts the specific data using the secret key X generated using the challenge set x. It is assumed that specific data is provided in advance. Various algorithms using secret keys can be used for the data encryption method. The transmitter 110 transmits (x 0 , y, t) and the encrypted data D via the communication circuit 113. The communication circuit 113 may be composed of an antenna, a communication module, and the like.

수신기(350)는 먼저 수신한 정보를 이용하여 비밀키를 구성하는 복수의 챌린지를 결정한다. 수신기(350)는 리스폰스 세트 y에 포함된 각각의 리스폰스를 출력하는 챌린지 세트 x'를 결정한다. 수신기(350)는 리스폰스 세트 y에 포함된 각 리스폰스에 대해 챌리지를 결정하는 과정을 반복하여 챌린지 세트 x'를 결정한다. 챌린 세트 x'는 데이터 D를 복호하기 위한 비밀키를 구성하는 값이다. 수신기(350)는 챌린 세트 x'를 이용하여 비밀키 X를 결정하고, 비밀키 X를 이용하여 데이터 D를 복호한다. The receiver 350 first determines a plurality of challenges constituting the secret key using the received information. Receiver 350 determines a challenge set x 'to output each response included in response set y. The receiver 350 repeats the process of determining the challenge for each response included in the response set y to determine the challenge set x '. The challenge set x 'is a value constituting a secret key for decrypting the data D. Receiver 350 decides secret key X using challenge set x 'and decrypts data D using secret key X.

비밀키를 구성하는 규칙은 챌린지 세트 x'에 포함된 챌린지의 순서(x'i)와 각 챌리지가 비밀키에서의 배치 순서(Xi)로 정의될 수 있다. 비밀키를 구성하는 규칙은 x'i 와 Xi를 매칭한 테이블일 수 있다. 또는 비밀키를 구성하는 규칙은 입력값 x'i을 입력 받아 출력값 Xi을 출력하는 함수일 수도 있다. 송신기(310)와 수신기(350)는 이와 같은 규칙을 공유해야 한다. 송신기(310)와 수신기(350)가 각각 규칙에 해당하는 데이터를 사전에 저장하고 있을 수 있다. 또는 송신기(310)가 암호화된 데이터 D를 전달하는 과정에서 해당 규칙을 수신기(350)에 전달할 수도 있다.The rules for constructing the secret key can be defined as the order (x ' i ) of the challenges contained in the challenge set x' and the order of placement (X i ) of each challenge in the secret key. The rules for constructing the secret key may be a table that matches x ' i and X i . Or the secret key may be a function that receives the input value x ' i and outputs the output value X i . The transmitter 310 and the receiver 350 must share this rule. The transmitter 310 and the receiver 350 may respectively store data corresponding to the rules. Or may transmit the rule to the receiver 350 in the process of transmitting the encrypted data D by the transmitter 310.

수신기(350)는 물리적인 PPUF 회로를 이용하여 비밀키 X를 구성하는 챌린지 세트 x를 결정한다. 수신기(150)는 수신한 정보 (x0, y, t)를 이용하여 챌린지 세트 x를 결정한다. Receiver 350 uses the physical PPUF circuitry to determine the challenge set x that constitutes the secret key X. The receiver 150 determines the challenge set x using the received information (x 0 , y, t).

수신기(350)는 제어회로(351), PPUF 회로(352), 저장장치(353) 및 통신 회로(354)를 포함한다. 제어회로(351)는 수신기(350)의 동작을 제어하는 회로이다. PPUF 회로(352)는 전술한 바와 같이 물리적인 특정 PPUF를 의미한다. 저장장치(353)는 PPUF 회로(352)를 이용하여 비밀키를 복호하기 위한 소프트웨어를 저장한다. 또한 저장장치(353)는 수신한 정보 및 복호한 데이터를 저장할 수 있다. 통신 회로(354)는 송신기(310)로부터 일정한 정보를 수신한다.The receiver 350 includes a control circuit 351, a PPUF circuit 352, a storage device 353 and a communication circuit 354. The control circuit 351 is a circuit for controlling the operation of the receiver 350. PPUF circuit 352 means a specific PPUF that is physical as described above. The storage device 353 stores software for decrypting the secret key using the PPUF circuit 352. The storage device 353 can also store the received information and the decoded data. The communication circuit 354 receives certain information from the transmitter 310.

제어회로(351)는 (x0, y, t)를 이용하여 챌린지 세트 x'를 결정한다. 제어회로(351)는 PPUF 회로(352)에 초기 입력값 x0을 입력하여 안정화 상태를 만든다. PPUF 회로(352)는 초기 입력값 x0을 입력받은 후 일정한 시간이 경과하면 안정화 상태에 이른다. 제어회로(351)는 리스폰스 세트 y에 포함된 각 리스폰스에 대해 챌리지를 결정한다. The control circuit 351 determines the challenge set x 'using (x 0 , y, t). The control circuit 351 inputs the initial input value x 0 to the PPUF circuit 352 to establish a stabilized state. The PPUF circuit 352 reaches a stabilized state after a predetermined time has elapsed after receiving the initial input value x 0 . The control circuit 351 determines the challenge for each response included in the response set y.

하나의 리스폰스(y1라고 가정)에 대해 챌리지를 결정하는 과정을 설명한다. 제어회로(351)는 PPUF 회로(352)에 입력 가능한 모든 경우의 챌린지 후보에 대해 시간 t후에 리스폰스 y1을 출력하게 하는 챌린지 x1를 결정한다. 이때 챌린지 후보는 기본 입력값 x0을 제외한 가능한 모든 챌린지들을 포함할 수 있다. 수신기(150)는 챌린지 후보 중에서 임의의 챌린지를 선택하고, 안정화 상태에서 선택한 챌린지를 PPUF 회로(152)에 입력한 시점부터 시간 t가 경과한 시점에 출력되는 리스폰스를 확인한다. 이때 수신기(150)는 선택한 특정 챌린지가 입력된 후 시간 t가 경과한 시점에 출력되는 리스폰스가 y1인 경우 현재 선택한 챌린지를 비밀키를 구성하는 챌린지 x'1으로 결정한다.The process of determining the challenge for one response (assuming y 1 ) will be described. The control circuit 351 determines the challenge x 1 to output the response y 1 after time t for all possible challenge candidates input to the PPUF circuit 352. At this time, the challenge candidate may include all possible challenges except for the basic input value x 0 . Receiver 150 selects any challenge from the challenge candidates and confirms the response output at time t elapses from when the challenge selected in the stabilization state is input to PPUF circuit 152. [ At this time, the receiver 150 determines the currently selected challenge as the challenge x ' 1 constituting the secret key when the response outputted at the time t elapses after the selected specific challenge is inputted is y 1 .

제어회로(351)가 리스폰스 세트에 포함된 각 리스폰스에 대하여 챌린지를 결정하는 과정을 반복하여 챌린지 세트 x' = {x'1, x'2, ..., x'm}를 마련한다. 제어회로(351)는 챌린지 세트 x'를 이용하여 비밀키 X'를 생성한다. 제어회로(351)는 생성한 비밀키 X'로 데이터 D를 복호한다. The control circuit 351 repeats the process of determining the challenge for each of the responses included in the response set to prepare the challenge set x '= {x' 1 , x ' 2 , ..., x' m }. The control circuit 351 generates the secret key X 'using the challenge set x'. The control circuit 351 decrypts the data D with the generated secret key X '.

PPUF 회로(351)의 고유한 특성에 따라 제어회로(351)가 생성한 챌린지 세트 x'는 송신기(310)가 생성한 챌린지 세트 x와 동일하다. 또한 동일한 규칙을 생성된 비밀키 X'는 송신기(310)가 생성한 비밀키와 동일하다. 따라서 제어회로(351)가 송신기(310)의 암호화에 대응하는 복호과정을 수행하면 암호화 데이터 D를 정확하게 복호할 수 있다.The challenge set x 'generated by the control circuit 351 according to the characteristic of the PPUF circuit 351 is the same as the challenge set x generated by the transmitter 310. [ The secret key X 'generated by the same rule is the same as the secret key generated by the transmitter 310. Therefore, when the control circuit 351 performs a decoding process corresponding to the encryption of the transmitter 310, the encrypted data D can be correctly decoded.

한편 수신기(150)에 있는 PPUF 회로(152)를 이용하지 못하는 공격자는 PPUF의 지연 정보를 알고 있다고 해도, 비밀키를 알아내고 데이터를 복호하는 시간이 수신기(150)보다 훨씬 오래 걸린다. 따라서 수신기(150)가 비밀키를 결정하고 데이터를 복호하기 위해 필요한 최장 시간을 제한 시간으로 이용할 수 있다. 예컨대, 수신기(150)는 메시지가 도착한 시간부터 제한 시간 내에 복호한 데이터만을 정상적인 데이터로 인식하고 처리한다. 제한 시간은 송신기(110)가 메시지를 송신한 시간을 기준으로 설정될 수도 있다. 제한 시간은 비밀키를 구성하는 챌린지의 개수 및 하나의 챌린지를 결정하는데 소요되는 시간에 따라 결정될 수 있다.On the other hand, even if the attacker who can not use the PPUF circuit 152 in the receiver 150 knows the delay information of the PPUF, the time for deciphering the secret key and decrypting the data takes much longer than the receiver 150. Therefore, the receiver 150 can use the longest time required for deciding the secret key and decrypting the data as the time limit. For example, the receiver 150 recognizes and processes only data decoded within a time limit from the time the message arrives as normal data. The time limit may be set based on the time the transmitter 110 sent the message. The time limit may be determined according to the number of challenges constituting the secret key and the time required to determine one challenge.

도 5는 송신기(110)가 소프트웨어적인 PPUF 시뮬레이션 모듈을 사용하고, 수신기(350)가 물리적인 PPUF 회로를 사용하는 시스템을 도시하였다. 경우에 따라서는 송신기(310)가 물리적인 PPUF 회로를 사용하고, 수신기(350)가 소프트웨어적인 PPUF 시뮬레이션 모듈을 사용할 수도 있다. 5 illustrates a system where transmitter 110 uses a software PPUF simulation module and receiver 350 uses physical PPUF circuitry. In some cases, the transmitter 310 may use a physical PPUF circuit, and the receiver 350 may use a software PPUF simulation module.

적응적 비밀키 생성Adaptive secret key generation

송신기(310)는 시스템의 성능, 시스템의 자원 상황, 통신 상태, 잔여 에너지, 사용자의 요구 등에 따라 특정한 길이를 갖는 비밀키를 사용할 수 있다. 비밀키의 길이는 비밀키를 구성하는 챌리지의 개수에 따라 결정된다. 즉, 챌린지 세트 x = {x1, x2, ..., xm}에서 m의 값에 따라 비밀키의 길이가 달라진다. 송신기(310)는 적절한 m을 선택하여 비밀키를 생성할 수 있다. The transmitter 310 may use a secret key having a specific length according to the performance of the system, the resource status of the system, the communication state, the residual energy, the user's request, and the like. The length of the secret key is determined by the number of challenges constituting the secret key. That is, the length of the secret key depends on the value of m in the challenge set x = {x 1 , x 2 , ..., x m }. The transmitter 310 may select the appropriate m to generate the secret key.

비밀키의 길이에 따라 송신기(310) 및 수신기(350)가 데이터를 전송하는데 필요한 에너지 및 시간이 달라진다. 예컨대, 송신기(310) 또는 수신기(350)가 IoT 디바이스와 같이 한정된 에너지를 갖는 장치인 경우 적절한 길이의 비밀키가 바람직하다. The length of the secret key varies the energy and time required for the transmitter 310 and the receiver 350 to transmit data. For example, if transmitter 310 or receiver 350 is a device with limited energy, such as an IoT device, a secret key of the appropriate length is preferred.

수신기(350)는 특정 태스크(task)를 수행한다고 가정한다. 수신기(350)가 태스크를 수행한다면 일정한 시간에 시스템 자원을 사용해야 한다. 만약 송신기(310)가 비교적 긴 길이(높은 보안 레벨)의 비밀키를 생성하여 데이터를 암호화한다면, 수신기(350)는 암호화된 데이터를 복호하는 과정에도 비교적 많은 자원과 에너지를 사용해야 한다. 이 경우 수신기(350)는 종래 태스크를 적절하게 처리하지 못할 수도 있다. 따라서 사전에 송신기(310)가 수신기(350)의 자원 상황 및 에너지 등을 고려하여 비밀키의 길이를 조절하는 것이 바람직하다. 여기서 비밀키의 길이는 비밀키 X를 구성하는 챌린지의 개수 m을 의미한다.It is assumed that the receiver 350 performs a specific task. If the receiver 350 performs the task, it should use system resources at a certain time. If the transmitter 310 generates a secret key of a relatively long length (a high security level) to encrypt data, the receiver 350 must use a relatively large amount of resources and energy in decrypting the encrypted data. In this case, the receiver 350 may not be able to properly handle conventional tasks. Therefore, it is preferable that the transmitter 310 adjusts the length of the secret key considering the resource status and energy of the receiver 350 beforehand. Here, the length of the secret key means the number m of the challenges constituting the secret key X. [

수신기(350)가 일정한 기간 동안 사용 가능한 최대 에너지를 Emax라고 한다. 수신기(350)가 전술한 태스크를 수행하는데 필요한 에너지를 Eload라고 한다. 이 경우 수신기(350)가 태스크를 수행하고 남은 잔여 에너지는 Erem = Emax-Eload이다. 따라서 잔여 에너지 Erem를 기준으로 최대한의 보안 레벨을 설정하는 것이 바람직하다.Let E max be the maximum energy that the receiver 350 can use for a certain period of time. The energy required for the receiver 350 to perform the above-described task is called E load . In this case, the receiver 350 performs the task and the remaining energy E rem = E max -E load . Therefore, it is desirable to set the maximum security level based on the residual energy E rem .

송신기(310)는 비밀키 길이에 따라 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지를 추정할 수 있는 실험적인 모델을 이용할 수 있다. 실험적인 모델은 반복적인 실험과정을 통해 마련될 수 있다. 나아가 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지를 추정하기 위한 다양한 논리 모델을 마련할 수도 있다. 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지를 추정하기 위한 모델은 사전에 마련된 것으로 전제한다. 이 경우 송신기(310)는 PPUF 시뮬레이션 모델을 구동하고, 예상되는 에너지 소비를 추정할 수 있다. Transmitter 310 may use an empirical model that can estimate the energy consumed in generating and encrypting the secret key according to the secret key length. Experimental models can be prepared through an iterative process. Furthermore, various logic models may be provided for estimating the energy consumed in secret key generation and encryption. It is assumed that a model for estimating energy consumed in the secret key generation and encryption is prepared in advance. In this case, the transmitter 310 may drive the PPUF simulation model and estimate the expected energy consumption.

송신기(310)는 일정한 길이의 비밀키를 생성하고, 시뮬레이션을 통해 소비되는 에너지를 추정할 수 있다. 여기서 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지는 수신기(350)에서 비밀키 생성 및 복호화에 소비되는 에너지에 대응된다고 가정한다. 송신기(310)는 수신기(350)의 잔여 에너지 Erem에 대한 정보를 알고 있다고 가정한다. 이 경우 송신기(310)는 특정 수신기(350)의 잔여 에너지를 고려하여 최대한 높은 보안 레벨을 갖는 비밀키의 길이를 결정할 수 있다. 즉 송신기(310)는 비밀키의 길이를 변경해가면서 수신기(350)의 잔여 에너지 Erem에 적합한 비밀키를 선택할 수 있다. The transmitter 310 can generate a secret key of a certain length and estimate the energy consumed through the simulation. Here, it is assumed that the energy consumed in the secret key generation and encryption corresponds to the energy consumed in the secret key generation and decryption in the receiver 350. It is assumed that the transmitter 310 knows information about the residual energy E rem of the receiver 350. In this case, the transmitter 310 may determine the length of the secret key having the highest security level in consideration of the residual energy of the specific receiver 350. That is, the transmitter 310 may select a secret key suitable for the residual energy E rem of the receiver 350 while changing the length of the secret key.

또는 송신기(310)는 다양한 비밀키 길이에 대한 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지에 대한 정보를 사전에 보유할 수 있다. 아래 표 1은 비밀키 생성에 소비되는 에너지 및 해당 비밀키로 20Kbyte의 데이터를 암호화하는데 소비되는 에너지의 예를 도시한다. 이 경우 송신기(310)는 수신기(350)의 잔여 에너지 Erem를 알고 있다면 곧바로 비밀키의 길이를 결정할 수 있다. 송신기(310)는 해당하는 비밀키의 길이를 갖도록 챌린지 세트 x를 마련한다.Or transmitter 310 may pre-reserve information about the energy consumed in generating and encrypting the secret key for various secret key lengths. Table 1 below shows examples of the energy consumed in generating the secret key and the energy consumed in encrypting 20 Kbytes of data with the secret key. In this case, the transmitter 310 may determine the length of the secret key as soon as it knows the residual energy E rem of the receiver 350. The transmitter 310 prepares a challenge set x to have the length of the corresponding secret key.

Figure pat00001
Figure pat00001

송신기(310)가 소비되는 에너지를 추정한다고 설명하였다. 이는 수신기(350) 단의 에너지가 보다 제한적인 경우를 고려한 것이다. 예컨대, 송신기(310)는 서버 또는 게이트웨이 장치이고, 수신기(350)는 IoT 디바이스일 수 있다. The transmitter 310 estimates the energy consumed. This takes into account the case where the energy of the stage of the receiver 350 is more limited. For example, the transmitter 310 may be a server or gateway device, and the receiver 350 may be an IoT device.

앞에서는 비밀키 생성 및 암호화에 소비되는 에너지는 수신기(350)에서 비밀키 생성 및 복호화에 소비되는 에너지에 대응된다고 가정한다. 나아가 송신기(310)가 수신기(350) 단에서 비밀키 생성 및 복호화에 소비되는 에너지를 추정하는 모델을 이용할 수도 있다.It is assumed that the energy consumed in the secret key generation and encryption corresponds to the energy consumed in the secret key generation and decryption in the receiver 350. Further, the transmitter 310 may use a model that estimates the energy consumed by the secret key generation and decryption at the receiver 350.

비밀키 업데이트Update your secret key

송신기(310)가 동일한 수신기(350)에게 계속 동일한 비밀키를 사용하여 암호화한 데이터를 전송할 수 있다. 나아가 송신기(310)는 주기적으로 또는 비주기적으로 비밀키를 변경하면서 데이터를 전송할 수도 있다. 비밀키를 변경하면 송신기(310)는 새로운 (x0, y, t)를 D와 함께 전송해야 한다. 나아가 송신기(310)는 현재의 보안 레벨(비밀키의 길이)을 고려하여 비밀키를 변경하는 주기 등을 변경할 수 있다. 예컨대, 보안 레벨이 낮다면 송신기(310)는 비밀키를 자주 변경할 수 있다. 송신기(310)는 동일한 수신기(350)에 대하여 비밀키를 변경하는 주기를 변경하여 보안성을 더욱 높일 수 있다.The transmitter 310 can continue to transmit encrypted data using the same secret key to the same receiver 350. [ Further, the transmitter 310 may transmit data while changing the secret key periodically or aperiodically. When changing the secret key, the transmitter 310 must transmit a new (x 0 , y, t) with D. Further, the transmitter 310 may change the period for changing the secret key in consideration of the current security level (the length of the secret key). For example, if the security level is low, the transmitter 310 may frequently change the secret key. The transmitter 310 may change the period of changing the secret key to the same receiver 350 to further enhance security.

도 6은 PPUF에 기반한 데이터 전송 과정(400)에 대한 절차 흐름도의 다른 예이다. 도 6은 송신기(310)가 비밀키의 길이를 제어하는 예이다. 송신기(310)는 사전에 수신기(350)의 가용 에너지 상황에 대한 정보를 수집한다(401). 경우에 따라서 송신기(310)는 제어 센터로부터 수신기(350)의 가용 에너지 정보를 수신할 수도 있다.FIG. 6 is another example of a procedure flow diagram for the PPUF-based data transmission process 400. FIG. 6 is an example in which the transmitter 310 controls the length of the secret key. The transmitter 310 collects information on the available energy situation of the receiver 350 in advance (401). Optionally, the transmitter 310 may receive the available energy information of the receiver 350 from the control center.

송신기(310)는 데이터 암호화를 비밀키를 생성한다(411). 송신기(310)는 수신기(350)의 가용 에너지를 고려하여 적절한 비밀키의 길이 m을 결정한다. 송신기(310)는 가용한 에너지 범위에서 가장 보안 레벨이 높은 비밀키의 길이를 결정할 수 있다(①). 송신기(310)는 초기 입력값 x0및 특정 시간 t를 선택한다(②). 송신기(310)는 초기 입력값 x0을 PPUF(소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 회로)에 입력하여 일정 시간 경과(안정화 상태 진입)를 기다린다. 송신기(310)는 비밀키 길이를 고려하여 안정화 상태에서 특정한 챌린지를 선택하는 과정을 반복하여 복수의 챌린지를 선택한다. 이를 통해 송신기(310)는 챌린지 세트 x = {x1, x2, ..., xm}를 선택한다(③). 송신기(310)는 챌린지 세트 x를 이용하여 길이 m을 갖는 비밀키 X를 생성한다(④). 한편 송신기(110)는 안정화 상태에서 챌린지 세트에 포함된 각 챌린지를 입력한 시점에서 시간 t가 경과한 시점에 출력되는 리스폰스를 결정한다. 챌린지 세트에 포함되는 모든 챌린지에 대해 리스폰스를 결정하여 리스폰스 세트 y = {y1, y2, ..., ym}를 생성한다(⑤). Transmitter 310 generates a secret key for data encryption (411). The transmitter 310 determines the length m of an appropriate secret key considering the available energy of the receiver 350. The transmitter 310 can determine the length of the secret key with the highest security level in the available energy range (1). The transmitter 310 selects an initial input value x 0 and a specific time t (2). The transmitter 310 inputs the initial input value x 0 to the PPUF (software module or hardware circuit) and waits for a predetermined time (entering the stabilization state). The transmitter 310 selects a plurality of challenges by repeating the process of selecting a specific challenge in the stabilized state in consideration of the secret key length. In doing so, the transmitter 310 selects the challenge set x = {x 1 , x 2 , ..., x m } (3). The transmitter 310 generates a secret key X having a length m using the challenge set x (4). Meanwhile, the transmitter 110 determines a response to be output at a point of time t elapsed from the input of each challenge included in the challenge set in the stabilized state. Responses are determined for all the challenges included in the challenge set to generate a response set y = {y 1 , y 2 , ..., y m } (5).

송신기(310)는 비밀키 X를 사용하여 전송 대상인 데이터(data)를 암호화한다(412). 비밀키를 사용한 암호화 방법을 다양한 알고리즘 중 하나가 이용될 수 있다. 다만 송신기(310)에서 사용하는 암호화 방법과 수신기(350)에서 사용하는 복호화 방법은 대응되어야 한다.The transmitter 310 encrypts the data (data) to be transmitted using the secret key X (412). One of various algorithms can be used to encrypt the secret key. However, the encryption method used in the transmitter 310 and the decryption method used in the receiver 350 must correspond to each other.

송신기(310)는 자신이 결정한 정보 중 (x0, y, t)을 전송한다(421). 송신기(310)는 자신이 암호화한 데이터 D를 전송한다(421). 송신기(110)는 (x0, y, t)와 D를 동시에 전송할 수 있다.The transmitter 310 transmits (x 0 , y, t) among the information determined by the transmitter 310 (421). The transmitter 310 transmits the data D encrypted by itself (421). Transmitter 110 may transmit (x 0 , y, t) and D simultaneously.

수신기(350)는 자신이 수신한 정보를 이용하여 먼저 비밀키를 결정한다(431). 수신기(350)는 리스폰스 세트 y에 포함된 각 리스폰스에 대해 동일한 과정을 반복하여 전체 리스폰스에 대한 챌린지 세트 x'를 결정한다(①). 수신기(350)는 수신한 초기 입력값 x1을 PPUF 입력하고 일정한 시간 경과를 기다린다. 초기 입력값 x1 입력 후에 안정화 상태에 이르는 시간은 사전에 공유된 시간이라고 가정한다. 또는 송신기(310)가 안정화 상태에 이르는 시간도 수신기(350)에 전송할 수도 있다. 수신기(350)는 리스폰스 세트의 각 리스폰스에 대해 가능한 챌린지 후보 중 특정 챌린지를 선택하고, 선택한 챌린지를 입력한 후 시간 t에 리스폰스를 확인한다. 수신기(350)는 선택한 챌린지를 PUFF 회로에 입력한 후 시간 t에 현재 선택된 리스폰스가 출력되면 현재 선택한 챌린지를 현재 선택된 리스폰스에 대한 챌린지로 결정한다. 이를 통해 수신기(350)는 리스폰스 세트 y에 대한 챌린지 세트 x'를 마련할 수 있다. 이후 수신기(150)는 챌린지 세트 x'를 이용하여 비밀키 X를 생성한다(②). The receiver 350 first determines the secret key using the received information (431). The receiver 350 repeats the same process for each response included in the response set y to determine a challenge set x 'for the entire response (1). The receiver 350 inputs the received initial input value x 1 as PPUF and waits for a predetermined time elapse. It is assumed that the time to reach the stabilization state after the initial input value x 1 is pre-shared time. Or the time that the transmitter 310 is in a stabilized state, to the receiver 350. Receiver 350 selects a particular challenge among the possible challenge candidates for each response in the response set, and confirms the response at time t after entering the selected challenge. The receiver 350 inputs the selected challenge into the PUFF circuit, and when the currently selected response is output at time t, the currently selected challenge is determined as a challenge for the currently selected response. Through which the receiver 350 can provide a challenge set x 'for the response set y. The receiver 150 then generates the secret key X using the challenge set x '(2).

이제 수신기(350)는 결정한 비밀키 X를 이용하여 암호화된 데이터 D를 복호한다(432). The receiver 350 then decrypts the encrypted data D using the determined secret key X (432).

전술한 바와 같이 통신 시스템은 적법한 데이터 처리를 위한 제한 시간을 설정할 수 있다. 예컨대, 수신기(350)는 메시지를 수신한 시점부터 일정한 제한 시간 내에 데이터를 복호한 경우에만 복호한 데이터를 적법한 데이터로 처리할 수 있다. 또는 수신기(350)는 송신기(310)가 메시지를 전송한 시점부터 일정한 제한 시간 내에 데이터를 복호한 경우에만 복호한 데이터를 적법한 데이터로 처리할 수 있다.As described above, the communication system can set a time limit for legitimate data processing. For example, the receiver 350 can process the decrypted data as legitimate data only when decrypting the data within a predetermined time limit from when the message is received. Alternatively, the receiver 350 can process the decoded data as legitimate data only when the transmitter 310 decodes the data within a predetermined time limit from when the message is transmitted.

한편 수신기(350)는 복호한 데이터를 송신기(310)에 전달할 수 있다. 송신기(310)가 제한 시간 내에 수신기(350)로부터 복호한 데이터를 수신하면, 해당 수신기(350)를 적법한 수신기로 인증할 수 있다. 이후 송신기(310)는 수신기(350)에 동일한 방법으로 암호화한 데이터를 추가로 전달할 수 있다. 제한 시간은 시스템의 성능, 비밀키의 길이 등으로 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.Meanwhile, the receiver 350 may transmit the decoded data to the transmitter 310. When the transmitter 310 receives the decrypted data from the receiver 350 within a time limit, the receiver 350 can be authenticated as a legitimate receiver. The transmitter 310 may then further transmit the encrypted data to the receiver 350 in the same manner. The time limit can be appropriately determined considering the performance of the system, the length of the secret key, and the like.

도 7은 PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템(500)에 대한 예이다. 7 is an example of a data transmission system 500 based on PPUF.

시스템(500)은 송신기(510) 및 수신기(550A 및 550B)를 포함한다. 송신기(510)는 도 5에서 설명한 바와 같이 PPUF 시뮬레이션 모듈을 갖는다. 다만 시스템(500)은 두 개의 수신기(550A 및 550B) 포함한다. 따라서 송신기(510)는 두 개의 수신기(550A 및 550B)에 있는 PPUF 회로의 지연 특성을 갖는 두 개의 PPUF 시뮬레이션 모듈을 갖는다. PPUF 시뮬레이션 모듈 A는 수신기(550A)에 포함된 PPUF 회로 A의 지연 특성에 기반한 모듈이다. PPUF 시뮬레이션 모듈 B는 수신기(550B)에 포함된 PPUF 회로 B의 지연 특성에 기반한 모듈이다.System 500 includes a transmitter 510 and receivers 550A and 550B. The transmitter 510 has a PPUF simulation module as described in FIG. However, the system 500 includes two receivers 550A and 550B. Thus, the transmitter 510 has two PPUF simulation modules with delay characteristics of the PPUF circuitry in the two receivers 550A and 550B. The PPUF simulation module A is a module based on the delay characteristic of the PPUF circuit A included in the receiver 550A. The PPUF simulation module B is a module based on the delay characteristics of the PPUF circuit B included in the receiver 550B.

송신기(510)는 수신기(550A)와 수신기(550B)에 서로 다른 정보를 전송한다. 도 7은 송신기(510)가 수신기(550A)에 입력 초기값 xa, 리스폰스 세트 yb, 시간 tb를 전송하고, 수신기(550B)에 입력 초기값 xa, 리스폰스 세트 yc, 시간 tc를 전송하는 예를 도시한다. 입력 초기값도 수신기마다 서로 다른 값을 사용할 수 있다. 도시하지 않았지만 송신기(510)가 데이터를 암호화하는데 사용한 비밀키는 두 개의 수신기(550A 및 550B)마다 다르다. 나아가 송신기(510)는 수신기(550A 및 550B)의 가용 에너지를 고려하여 비밀키의 길이를 결정한다. 따라서 송신기(510)가 각 수신기(550A 또는 550B)에 전달하는 비밀키의 길이가 서로 다를 수 있다. 결국 전달하고자 하는 실제 데이터가 동일하여도, 송신기(510)가 두 개의 수신기(550A 및 550B)에 전송하는 암호화 데이터(DA 및 DB)는 서로 상이하다.Transmitter 510 transmits different information to receiver 550A and receiver 550B. 7 shows that the transmitter 510 transmits the input initial value x a , the response set y b , the time t b to the receiver 550A and the input initial value x a , the response set y c , the time t c As shown in FIG. The input initial value can also be different for each receiver. Although not shown, the secret key used by the transmitter 510 to encrypt data is different for each of the two receivers 550A and 550B. Further, the transmitter 510 determines the length of the secret key considering the available energy of the receivers 550A and 550B. Therefore, the lengths of the secret keys transmitted by the transmitter 510 to the respective receivers 550A and 550B may be different from each other. The encrypted data D A and D B transmitted by the transmitter 510 to the two receivers 550A and 550B are different from each other even if the actual data to be transmitted is the same.

PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템(500)에서 실제 송신기(510)와 수신기(550)는 다양한 장치일 수 있다. 예컨대, 송신기(510)는 서버, 휴대 단말, PC, IoT 디바이스 등과 같은 다양한 장치일 수 있다. 수신기(550A, 550B)도 서버, 휴대 단말, PC, IoT 디바이스 등과 같은 다양한 장치일 수 있다. In the PPUF based data transmission system 500, the actual transmitter 510 and the receiver 550 may be various devices. For example, the transmitter 510 may be a variety of devices such as a server, a mobile terminal, a PC, an IoT device, and the like. The receivers 550A and 550B may also be various devices such as a server, a portable terminal, a PC, an IoT device, and the like.

송신기(510) 또는 수신기(550A, 550B) 중 어느 하나가 에너지 및 자원이 부족한 장치일 수 있다. 예컨대, 수신기(550B)가 가용한 에너지가 한정적인 IoT 디바이스라고 가정한다. 수신기(550B)는 특정 정보를 수집하는 센서 장치일 수 있다. 이 경우 수신기(550B)는 도 7에 도시한 바와 같이 물리적인 PPUF 회로를 포함하는 것이 바람직하다. 수신기(550B)는 수신한 정보를 이용하여 반복적으로 비밀키로 사용되는 챌린지값을 결정해야 하는데, 물리적인 PPUF 회로를 이용하는 것이 효율적일 수 있다. 또한 송신기(510)가 에너지가 한정적인 IoT 디바이스의 상황을 고려하여 적절한 비밀키의 길이를 사용하므로, 수신기(550A, 550B)는 고유의 동작을 수행하는데 지장이 없다.Either the transmitter 510 or the receiver 550A or 550B may be a device lacking energy and resources. For example, assume that the available energy of receiver 550B is a limited IoT device. The receiver 550B may be a sensor device that collects specific information. In this case, the receiver 550B preferably includes a physical PPUF circuit as shown in Fig. Receiver 550B must use the received information to determine the challenge value that is used repeatedly as the secret key, but it may be efficient to use physical PPUF circuitry. In addition, since the transmitter 510 uses the length of an appropriate secret key in consideration of the situation of the energy-limited IoT device, the receivers 550A and 550B can perform their own operations.

본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The present embodiment and drawings attached hereto are only a part of the technical idea included in the above-described technology, and it is easy for a person skilled in the art to easily understand the technical idea included in the description of the above- It will be appreciated that variations that may be deduced and specific embodiments are included within the scope of the foregoing description.

100 :PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템
110 : 송신기
111 : 제어회로
112 : 저장장치
113 : 통신회로
150 : 수신기
151 : 제어회로
152 : PPUF 회로
153 : 저장장치
154 : 통신회로
300 :PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템
310 : 송신기
311 : 제어회로
312 : 저장장치
313 : 통신회로
350 : 수신기
351 : 제어회로
352 : PPUF 회로
353 : 저장장치
354 : 통신회로
500 :PPUF에 기반한 데이터 전송 시스템
510 : 송신기
550A, 550B : 수신기100: Data transmission system based on PPUF
110: Transmitter
111: control circuit
112: storage device
113: Communication circuit
150: receiver
151: Control circuit
152: PPUF circuit
153: Storage device
154: Communication circuit
300: Data transmission system based on PPUF
310: Transmitter
311: Control circuit
312: Storage device
313: Communication circuit
350: receiver
351: Control circuit
352: PPUF circuit
353: Storage device
354: Communication circuit
500: Data transmission system based on PPUF
510: Transmitter
550A, 550B: receiver

Claims (13)

송신기가 어느 PPUF(Public Physically Unclonable Function)의 지연 특성을 이용하여 제1 챌린지값 및 상기 제1 챌린지값이 입력된 후 기준 시간에 출력되는 리스폰스값을 결정하는 과정을 반복하여 복수의 제1 챌린지값을 포함하는 제1 첼린지 세트 및 복수의 리스폰스를 포함하는 리스폰스 세트를 결정하는 단계;
상기 송신기가 상기 기준 시간 및 상기 리스폰스 세트를 포함하는 정보를 전송하고, 상기 복수의 제1 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 암호화한 데이터를 전송하는 단계;
수신기가 상기 정보를 수신하고, 상기 리스폰스 세트에 포함되는 모든 리스폰스값 각각에 대해 상기 지연 특성을 갖는 PPUF 회로에서 챌린지값 입력 시점부터 상기 기준 시간에 상기 각 리스폰스값을 출력하는 특정한 제2 챌린지값을 결정하는 과정을 반복하여 복수의 제2 챌린지값을 포함하는 제2 첼린지 세트를 결정하는 단계; 및
상기 수신기가 상기 복수의 제2 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 상기 암화화한 데이터를 복호하는 단계를 포함하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The transmitter repeats the process of determining the response value output at the reference time after the first challenge value and the first challenge value are input using the delay characteristics of a PPUF (Public Physically Unclonable Function) to generate a plurality of first challenge values Determining a response set including a first challenge set and a plurality of responses;
Transmitting, by the transmitter, information including the reference time and the response set, and transmitting the encrypted data using the secret key generated using the plurality of first challenge values;
The receiver receives the information and generates a specific second challenge value for outputting the respective response values at the reference time from the input of the challenge value in the PPUF circuit having the delay characteristic for each of the response values included in the response set Determining a second set of challenges comprising a plurality of second challenge values; And
And decrypting the encapsulated data using the secret key generated by the receiver using the plurality of second challenge values. ≪ Desc / Clms Page number 21 > 제1항에 있어서,
상기 송신기는 상기 PPUF에 입력되는 초기 챌린지값을 상기 정보에 더 포함하여 전송하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the transmitter further includes an initial challenge value input to the PPUF in the information and transmits the PPUF-based adaptive secret key. 제1항에 있어서,
상기 송신기는 상기 수신기의 PPUF 회로의 지연 특성을 기준으로 상기 PPUF 회로의 동작을 시뮬레이션하는 소프트웨어를 이용하여 상기 제1 챌린지값, 상기 기준 시간 및 상기 리스폰스값을 결정하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The method according to claim 1,
The transmitter uses PPUF-based adaptive secret keys to determine the first challenge value, the reference time and the response value using software simulating the operation of the PPUF circuit based on the delay characteristics of the PPUF circuit of the receiver The method of data transmission used. 제1항에 있어서,
상기 송신기는 상기 수신기의 가용 에너지 정보를 이용하여 상기 제1 챌린지 세트에 포함되는 제1 챌린지의 개수를 결정하는 단계를 더 포함하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the transmitter is further configured to use the available energy information of the receiver to determine the number of first challenges included in the first challenge set. 제1항에 있어서,
상기 정보는 초기 챌린지값을 더 포함하고,
상기 수신기는 상기 리스폰스 세트 중 어느 하나의 리스폰스값에 대해 상기 초기 챌린지값을 상기 PPUF 회로에 입력한 후 특정 시간이 경과한 후에 가능한 모든 챌린지값 중에서 특정한 값을 선택하여 상기 PPUF 회로에 입력하는 과정을 반복하면서 선택한 챌린지값이 입력된 시점부터 상기 기준 시간에 상기 어느 하나의 리스폰스값을 출력하는 제2 챌린지값을 결정하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the information further includes an initial challenge value,
The receiver selects a specific value among all possible challenge values after a predetermined time elapses after inputting the initial challenge value to the PPUF circuit for the one of the response sets, and inputs the selected value to the PPUF circuit And a second challenge value for outputting the one of the response values at the reference time from the time when the selected challenge value is repeatedly input. 제1항에 있어서,
상기 수신기가 제한 시간 내에 상기 암호화한 데이터를 복호한 경우에만 복호한 데이터를 적법한 것으로 처리하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 데이터 전송 방법.The method according to claim 1,
And using the PPUF-based adaptive secret key to process the decrypted data as legitimate only when the receiver decrypts the encrypted data within a time limit. 어느 PPUF(Public Physically Unclonable Function)의 지연 특성을 이용하여 초기 챌린지값, 복수의 제1 챌린지값 및 상기 제1 챌린지값 각각이 입력된 후 기준 시간에 출력되는 복수의 리스폰스값을 결정하고, 상기 초기 챌린지값, 상기 기준 시간, 상기 복수의 리스폰스값 및 상기 복수의 제1 챌린지값을 이용하여 생성된 비밀키를 이용하여 암호화한 데이터를 전송하는 송신기; 및
상기 초기 챌린지값, 상기 기준 시간, 상기 복수의 리스폰스값 및 상기 데이터를 수신하고, 상기 복수의 리스폰스값 각각에 대해 상기 지연 특성을 갖는 PPUF 회로에서 챌린지값 입력 시점부터 상기 기준 시간에 각 리스폰스값을 출력하는 특정한 제2 챌린지값을 결정하고, 복수의 제2 챌린지값을 이용하여 생성한 비밀키를 이용하여 수신한 상기 암화화한 데이터를 복호하는 IoT 디바이스를 포함하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 IoT 통신 시스템.Determining a plurality of response values to be output at a reference time after each of the initial challenge value, the plurality of first challenge values, and the first challenge value is input by using a delay characteristic of a PPUF (Public Physically Unclonable Function) A transmitter for transmitting encrypted data using a secret key generated using a challenge value, the reference time, the plurality of response values, and the plurality of first challenge values; And
The PPUF circuit receiving the initial challenge value, the reference time, the plurality of response values, and the data and outputting the respective response values at the reference time from the input of the challenge value in the PPUF circuit having the delay characteristics for each of the plurality of response values And an IoT device for deciding the specific second challenge value to be output and decrypting the encapsulated data received by using the secret key generated by using the plurality of second challenge values, based on the PPUF-based adaptive secret key IoT communication system used. 제7항에 있어서,
상기 송신기는 상기 수신기의 PPUF 회로의 지연 특성을 기준으로 상기 PPUF 회로의 동작을 시뮬레이션하는 소프트웨어를 이용하여,
상기 복수의 제1 챌린지값 중 어느 하나의 제1 챌린지값에 대하여 상기 초기 챌린지값이 상기 PPUF 회로에 입력된 후 특정 시간이 경과한 상태에서 상기 PPUF 회로에 상기 어느 하나의 제1 챌린지값이 입력된 시점으로부터 상기 기준 시간이 경과한 시점에 출력되는 리스폰스값을 결정하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 IoT 통신 시스템.8. The method of claim 7,
The transmitter uses software that simulates the operation of the PPUF circuit based on the delay characteristics of the PPUF circuit of the receiver,
The first challenge value is input to the PPUF circuit when a predetermined time has elapsed after the initial challenge value is input to the PPUF circuit for any one of the first challenge values of the plurality of first challenge values The PPUF-based adaptive secret key is used to determine a response value to be output at a time point when the reference time elapses from the time point when the reference time elapses. 제7항에 있어서,
상시 송신기는 상기 수신기의 가용 에너지 정보를 이용하여 상기 복수의 제1 챌린지값을 구성하는 제1 챌린지의 개수를 결정하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 IoT 통신 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the always-on transmitter uses an adaptive secret key based on PPUF to determine the number of first challenges constituting the plurality of first challenge values using available energy information of the receiver. 제7항에 있어서,
상기 IoT 디바이스는 상기 PPUF 회로를 포함하고,
상기 복수의 리스폰스값 중 어느 하나의 리스폰스값에 대해 상기 초기 챌린지값을 상기 PPUF 회로에 입력한 후 특정 시간이 경과한 후에 가능한 모든 챌린지값 중에서 특정한 값을 선택하여 상기 PPUF 회로에 입력하는 과정을 반복하면서 선택한 챌린지값이 입력된 시점부터 상기 기준 시간에 상기 어느 하나의 리스폰스값을 출력하는 제2 챌린지값을 결정하는 PPUF에 기반한 적응적 비밀키를 사용하는 IoT 통신 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the IoT device comprises the PPUF circuit,
A step of inputting the initial challenge value to any one of the plurality of response values to the PPUF circuit, selecting a specific value among all possible challenge values after a specific time elapses, and inputting the selected value to the PPUF circuit Wherein the PPUF-based adaptive secret key is used to determine a second challenge value for outputting the one of the response values at the reference time from the input of the selected challenge value. 송신 노드로부터 초기 챌린지값, 기준 시간, 복수의 리스폰스값 및 암호화된 데이터를 수신하는 통신 회로;
복수의 XOR 게이트로 구성되는 PPUF 회로; 및
상기 복수의 리스폰스값 각각에 대하여 상기 초기 챌린지값을 상기 PPUF 회로에 입력한 후 특정 시간이 경과한 상태에서 가능한 모든 챌린지값 중에서 특정한 값을 선택하여 상기 PPUF 회로에 입력하는 과정을 반복하면서 선택한 챌린지값이 입력된 시점부터 상기 기준 시간에 현재 선택한 리스폰스값을 출력하는 제2 챌린지값을 결정하는 제어 회로를 포함하는 IoT 디바이스.A communication circuit for receiving an initial challenge value, a reference time, a plurality of response values and encrypted data from a transmitting node;
A PPUF circuit comprising a plurality of XOR gates; And
The initial challenge value for each of the plurality of response values is inputted to the PPUF circuit, a specific value among all possible challenge values is selected in a state where a specific time has elapsed, and the selected challenge value is input to the PPUF circuit, And a control circuit for determining a second challenge value for outputting the currently selected response value at the reference time from the input time point. 제11항에 있어서,
상기 제어 회로는 복수의 상기 제2 챌린지값을 비밀키로 이용하여 상기 데이터를 복호하는 IoT 디바이스.12. The method of claim 11,
Wherein the control circuit decodes the data using a plurality of the second challenge values as a secret key. 제11항에 있어서,
상기 복수의 리스폰스값을 구성하는 각 리스폰스값의 개수는 상기 송신 노드가 상기 IoT 디바이스의 가용 에너지를 기준으로 결정하는 IoT 디바이스.12. The method of claim 11,
Wherein the number of each of the plurality of response values constituting the plurality of response values is determined by the transmitting node on the basis of the available energy of the IoT device.
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