Apparato sperimentale per la caratterizzazione delle PUF ottiche.

Apparato sperimentale per la caratterizzazione delle non linearità ottiche in materiali fotonici complessi (Z-scan setup).

Descrizione

Lo scambio di dati richiede un sistema di autenticazione sempre più affidabile e sicuro per proteggere informazioni sensibili e private. Il laboratorio “Cyber physical security of complex photonic systems” si pone come obiettivo quello di studiare e fabbricare Optical Physical Unclonable Functions (O-PUF) al fine di generare chiavi crittografiche ad alto contenuto entropico-informativo. Questo consentirà di superare le limitazioni delle attuali tecnologie basate su hardware di tipo elettronico che stanno diventando sempre più vulnerabili a causa dell’avvento dell’intelligenza artificiale., Questa branca della ricerca prende il nome di Cyber physical security, dove con la parola “physical” si intende l’intenzione di realizzare entità hardware fisiche (token) che migliorano la sicurezza, l’identificazione e l’autenticazione.
Il team del CYPHER-LAB caratterizza gli O-PUF basandosi sullo schema “challenge response pairs” (CRPs), utilizzando un fascio di luce incidente modulato tramite l’uso di “digital micro-mirror devices” (DMDs) per interrogare gli O-PUF, i quali rispondono producendo un profilo di diffrazione complesso ad alto contenuto informativo , detto speckle pattern. Un\\\\’analisi rigorosa che sfrutta la metrica della Fractional Hamming Distance (FHD) tra chiavi crittografiche binarie consente di valutare l\\\\’entropia caratteristica di una O-PUF (tipicamente migliaia di bit per chiave generata) aprendo inoltre all\\\\’estrazione di proprietà fondamentali dei diversi sistemi disordinati presi in analisi.
Al CYPHER-LAB si studia il ruolo della tipologia di disordine (deterministico e non deterministico, con maggiori o minori correlazioni strutturali) e delle proprietà di materiali nanostrutturati per aumentare la complessità e la resistenza degli O-PUF ad attacchi di apprendimento automatico. Combinando la non linearità ottica del potenziale di diffusione delle primitive crittografiche questo laboratorio mira a stabilire una nuova routine crittografica altamente sicura sfruttando un approccio multidisciplinare che combina scienza dei materiali, fotonica in sistemi complessi e teoria dell’informazione.

Il CYPHER-LAB del CNR-INO, nella sede di Sesto Fiorentino, è tra i principali promotori di queste ricerche in Italia. Grazie al finanziamento di progetti internazionali e a collaborazioni nazionali e internazionali, i ricercatori studiano i meccanismi fondamentali dell’interazione luce-materia in sistemi fotonici complessi.

Staff INO

Riboli Francesco (Persona di riferimento)
Lio Giuseppe Emanuele

Personale non afferente INO

Sara Nocentini
Serena Salvestrini
Federico Massarelli
Federico Maestri
Giuseppe Emanuele Lio