Especialistas em matemática aplicada da Universidade RUDN provaram experimentalmente que é possível identificar com precisão dispositivos eletrônicos por defeitos nas células de memória flash. Acontece que a distribuição e a natureza desses defeitos são únicas, e podem desempenhar o papel de "impressões digitais" para chips de memória. O novo método melhorará a proteção contra ataques de hackers, pois criaria chaves de flash eletrônicas que não podem ser falsificadas. Os resultados do estudo são publicados na revista. Acesso IEEE .

Como dispositivos de informação e comunicação - smartphones, pulseiras de fitness, Equipamento Wi-Fi, dispositivos de memória - estão se espalhando pelo mundo, a questão de protegê-los contra roubo e adulteração torna-se cada vez mais relevante. É necessária uma maneira de identificar com precisão cada dispositivo. Os métodos de identificação existentes podem ser divididos em dois tipos:virtuais e físicos. Métodos virtuais são aplicados ao software (firmware) de um dispositivo. Poderia ser, por exemplo, um número exclusivo que é "escrito em disco" no dispositivo. O problema é que qualquer software pode ser hackeado e os dados alterados. Os métodos físicos lidam com hardware. Isso inclui a identificação de um dispositivo por flutuações exclusivas de sua frequência de rádio. Contudo, sinais de rádio estão sujeitos a interferências.

Um dos novos métodos de identificação física é baseado em células de memória flash danificadas. Devido a defeitos microscópicos de fabricação, células danificadas aparecem aleatoriamente nos blocos de memória de um dispositivo. O padrão desses microdefeitos é único, e isso significa que um dispositivo pode ser diferenciado por ele de outro. Anteriormente, Contudo, não foi possível provar numericamente a eficácia deste método, então, os especialistas da RUDN University se comprometeram a verificar a eficácia dessa tecnologia.

Por isso, eles usaram chips de memória flash de configuração NOR, que são usados ​​em microcontroladores e microchips para computadores. A memória flash NOR é uma matriz bidimensional de células de memória de baixo nível localizadas na matriz do condutor. Cada uma das células armazena de um a quatro bits de informação. Para registrar ou apagar informações em uma célula, você precisa mudar sua carga. Durante o processo de gravação, a célula muda o estado inicial do bit (geralmente "1") para o oposto ("0"). Mas depois de cada ciclo de gravação, mudanças irreversíveis se acumulam na célula, e em algum momento ele para de funcionar, isso é, ele não muda mais seu estado se houver tentativa de gravação. Essa célula é considerada corrompida, e o processo de aparecimento de células corrompidas é denominado degradação do chip de memória.

O processo de "morte" das células de memória é completamente aleatório, portanto, a imagem da distribuição de células não funcionais em um determinado setor de memória será única para cada dispositivo. Se, antes que o gadget seja vendido, este padrão é adicionado a um banco de dados, por exemplo. mantido pelo fabricante, seria possível identificar o dispositivo inequivocamente por esse padrão de células corrompidas. O fabricante seria capaz de verificar um setor específico da memória, compare-o com o banco de dados e bloqueie um smartphone roubado ou tome outras medidas.

Os pesquisadores da Universidade RUDN decidiram provar na prática que o padrão das células danificadas é único para cada chip de memória. Eles conectaram 120 chips de memória flash NOR a uma base de teste personalizada utilizando o computador Raspberry Pi. Um dos 512 setores em cada chip foi corrompido à força ao ser reescrito em 350, 000 vezes. Como resultado, foi obtido um mapa de células danificadas do primeiro setor de memória de cada chip. O número de células não funcionais no setor para a maioria dos chips testados variou de 30 a 100.

Depois disso, os pesquisadores compararam todos os mapas das células "ruins" e nenhum deles correspondia a qualquer outro. Eles também extrapolaram os dados para um grande número - quadrilhões - de dispositivos. Cálculos estatísticos mostraram que a probabilidade de dois mapas idênticos de células danificadas é infinitamente pequena.

Claro, novas células danificadas não planejadas podem aparecer enquanto um chip está em uso. Mas um experimento mostrou que o mapa quase não muda ao longo da vida do dispositivo:o número médio de ciclos de gravação antes do aparecimento de uma nova célula "ruim" é 3940. Isso corresponde a mais de 10 anos de uso diário. Contudo, permanece a possibilidade de que uma nova célula danificada torne o dispositivo idêntico a outro que difere apenas por essa mesma célula. A matemática da Universidade RUDN também calculou esta probabilidade, usando uma fórmula especial. Descobriu-se que, embora tal possibilidade não possa ser totalmente excluída, também é infinitamente pequeno:cerca de cinco milionésimos.

Usando todos esses dados, os especialistas realizaram com sucesso o procedimento de identificação mútua entre dois dispositivos:eles se "reconheceram" com sucesso.

Assim, os pesquisadores provaram tanto na prática quanto matematicamente que setores danificados da memória flash podem ser usados ​​como um identificador único para quatrilhões de microprocessadores, smartphones, e outros dispositivos. Este número é significativamente maior do que o número atual de dispositivos no mundo.