동시 다중 행 활성화(SiMRA)를 이용한 In-DRAM 시그니처 생성: 상용 DRAM 칩에 대한 실험적 연구

우리는 동시 다중 행 활성화 (Simultaneous Multiple-Row Activation, SiMRA)를 활용하여 상용 (COTS, Commercial Off-The-Shelf) DRAM 칩에서 물리적 복제 불가능 함수 (PUF, Physical Unclonable Function) 응답으로 사용하기에 적합한 고유하고, 반복 가능하며, 장치 특유의 시그니처를 생성하는 것이 가능하다는 것을 실험적으로 입증합니다. 10개 모듈에서 추출한 112개의 현대적 DDR4 DRAM 칩에 대한 엄격한 실험적 특성 분석을 바탕으로, 우리는 SiMRA로 생성된 시그니처를 PUF 응답으로 사용하는 최초의 DRAM 기반 PUF인 SiMRA-PUF를 소개합니다. 우리는 다양한 동시 활성화 DRAM 행 수 (즉, 2, 4, 8, 16, 32개), DRAM 칩 밀도 및 다이 리비전 (die revision)에 따른 신뢰성, 고유성, 평가 지연 시간 (evaluation latency) 측면에서 SiMRA-PUF를 분석하고, 온도가 SiMRA 생성 응답의 유사성에 미치는 영향을 평가합니다. 8가지 주요 실험 관찰 결과 중 두 가지 주요 결과를 강조합니다. 첫째, SiMRA-PUF는 2, 4, 8, 16, 32개 행 활성화에 대해 각각 평균 intra-Jaccard 지수가 89.02%, 89.81%, 93.03%, 94.06%, 94.86%이고 평균 inter-Jaccard 지수가 3.98%, 2.37%, 3.44%, 2.92%, 3.24%로 나타나, SiMRA 생성 시그니처가 장치 내에서는 반복 가능하고 장치 간에는 고유함을 보여줍니다. 둘째, 2-행 활성화 기반 SiMRA-PUF는 최신 기술 (state-of-the-art)의 DRAM 기반 PUF보다 5.75% 낮은 평가 지연 시간을 제공합니다. 우리는 우리의 인프라와 데이터셋을 https://github.com/CMU-SAFARI/SiMRA-PUF 에서 오픈 소스로 공개합니다.