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In den vergangenen Jahrzehnten hat es unübersehbar zahlreiche Fortschritte im Bereich der IT-Sicherheitsforschung gegeben, etwa in den Bereichen Systemsicherheit und Kryptographie. Es ist jedoch genauso unübersehbar, dass IT-Sicherheitsprobleme im Alltag der Menschen fortbestehen. Mutmaßlich liegt dies an der Komplexität von Alltagssituationen, in denen Sicherheitsmechanismen und Gerätefunktionalität sowie deren Heterogenität in schwer antizipierbarer Weise mit menschlichem Verständnis und Alltagsgebrauch interagieren. Um die wissenschaftliche Forschung besser auf Menschen und deren IT-Sicherheitsbedürfnisse auszurichten, müssen wir daher den Alltag der Menschen besser verstehen. Das Verständnis von Alltag ist in der Informatik jedoch noch unterentwickelt. Dieser Beitrag möchte das Forschungsfeld “Sicherheit in der Digitalisierung des Alltags” definieren, um Forschenden die Gelegenheit zu geben, ihre Anstrengungen in diesem Bereich zu bündeln. Wir machen dabei Vorschläge einerseits zur inhaltlichen Eingrenzung der informatischen Forschung. Andererseits möchten wir durch die Einbeziehung von Forschungsmethoden aus der Ethnografie, die Erkenntnisse aus der durchaus subjektiven Beobachtung des “Alltags” vieler einzelner Individuen zieht, zur methodischen Weiterentwicklung interdisziplinärer Forschung in diesem Feld beitragen. Die IT- Sicherheitsforschung kann dann Bestehendes gezielt für eine richtige Alltagstauglichkeit optimieren und neue grundlegende Sicherheitsfunktionalitäten für die konkreten Herausforderungen im Alltag entwickeln.
CNT-PUFs: highly robust and heat-tolerant carbon-nanotube-based physical unclonable functions
(2023)
In this work, we explored a highly robust and unique Physical Unclonable Function (PUF) based on the stochastic assembly of single-walled Carbon NanoTubes (CNTs) integrated within a wafer-level technology. Our work demonstrated that the proposed CNT-based PUFs are exceptionally robust with an average fractional intra-device Hamming distance well below 0.01 both at room temperature and under varying temperatures in the range from 23 °C to 120 °C. We attributed the excellent heat tolerance to comparatively low activation energies of less than 40 meV extracted from an Arrhenius plot. As the number of unstable bits in the examined implementation is extremely low, our devices allow for a lightweight and simple error correction, just by selecting stable cells, thereby diminishing the need for complex error correction. Through a significant number of tests, we demonstrated the capability of novel nanomaterial devices to serve as highly efficient hardware security primitives.