The basic primitives of digital circuit obfuscation

Features of obfuscation as applied to specifications in VHDL language are considered. Brief survey of obfuscation types is given and their drawbacks are investigated. Circuit obfuscation methods are considered. Basic primitives of circuit obfuscation are proposed and ways of their usage are explored

The basic primitives of digital circuit obfuscation

Features of obfuscation as applied to specifications in VHDL language are considered. Brief survey of obfuscation types is given and their drawbacks are investigated. Circuit obfuscation methods are considered. Basic primitives of circuit obfuscation are proposed and ways of their usage are explored

ОБЗОР МЕТОДОВ РЕАЛИЗАЦИИ АППАРАТНЫХ ВОДЯНЫХ ЗНАКОВ В ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВАХ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ

Application of watermarking technology for the protection of digital devices and their descriptionsis considered. Primary definitions, models, categories of attacks, characteristics and classificationof watermarks are described. Hardware watermarking examples are shown.Рассматривается применение технологии водяных знаков для защиты цифровых устройств и их проектных описаний. Приводятся основные определения, модели, категории атак, характеристики, классификация водяных знаков для данной области. Описываются примеры использования аппаратных водяных знаков

ОСОБЕННОСТИ ОБФУСКАЦИИ VHDL-ОПИСАНИЙ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЕЕ СЛОЖНОСТИ

Lexical and functional obfuscation is formalized. Brief survey of methods of lexical obfuscation is given and their drawbacks are investigated when applied to specifications in VHDL language. Complexity evaluation methods for specifications in VHDL language are considered. Complexity evaluation for different variants of VHDL specifications of a given digital device is presented.Формализуется лексическая и функциональная обфускация. Обфускация – совокупность ме-тодик и средств, направленных на затруднение анализа исходных кодов программ. Дается краткий обзор способов лексической обфускации и изучаются их недостатки применительно к описаниям на языке VHDL. Рассматриваются методы оценки сложности описаний на языке VHDL. Приводится оценка сложности для различных вариантов VHDL-описаний одного цифрового устройства

Физически неклонируемые функции типа арбитр с заведомо асимметричными парами путей

The methods of constructing physical unclonable functions (PUF), which are the basis of physical cryptography, are analyzed. The broad applicability of the Arbiter PUF, based on the analysis of the delays of the signal transmitted along two paths, is noted. It is shown that the randomness of the delays is explained by technological variations in the manufacturing process of PUF and their dependence on the use of homogeneous repeating elements that ensure the symmetry of the paths. As an alternative to the existing solutions, the article proposes a new approach for constructing an Arbiter PUF based on asymmetric paths. The sources of randomness as logical element delays are investigated. Their diversity and distinctive characteristics are shown depending on the number of inputs to which an active signal is supplied and the values at other inputs. A technique for balancing a set of pairs of paths of Arbiter PUF is proposed, which lays in regulating the duration of the impulse test signal depending on four types of path asymmetry. New structures of Arbiter PUF with asymmetric pairs of paths are proposed. Experimental studies confirm the possibility of using various sources of randomness in the form of signal delays.Анализируются методы построения физически неклонируемых функций (ФНФ), являющихся основной физической криптографии. Отмечается широкая применимость ФНФ типа арбитр, основанных на анализе задержек сигнала, передаваемого по двум путям. Показывается, что случайность величин задержек объясняется технологическими вариациями при изготовлении ФНФ, а их зависимость – применением однородных повторяющихся элементов, обеспечивающих симметрию путей. Как альтернатива существующим решениям в статье предлагается новый подход для построения ФНФ типа арбитр на базе заведомо асимметричных путей. В качестве источников случайности рассматриваются задержки логических элементов, показывается их многообразие и отличительные характеристики в зависимости от количества входов, на которые подается активный сигнал, и от значений на остальных входах. Предлагается методика балансировки множества пар путей ФНФ типа арбитр, заключающаяся в регулировании длительности импульсного тестового сигнала в зависимости от четырех видов асимметрии путей. Предлагаются новые структуры ФНФ типа арбитр с асимметричными парами путей. Экспериментальные исследования подтверждают возможность использования различных источников случайности в виде задержек сигнала логическими элементами

Двухмерные физически неклонируемые функции типа арбитр

Objectives. The problem of constructing a new class of physically unclonable functions of the arbiter type (APUF) is being solved, based on the difference in delay times for the inputs of numerous modifications of the base element, due to both an increase in the number of inputs and the topology of their connection. Such an  approach allows building two-dimensional physically unclonable functions (2D-APUF), in which, unlike  classical APUF, the challenge generated for each basic element selects a pair of paths not from two possible, but from a larger number of them. The relevance of such a study is associated with the active development of  physical cryptography. The following goals are pursued in the work: the construction of the basic elements of the APUF and their modifications, the development of a methodology for constructing 2D-APUF.Methods. The methods of synthesis and analysis of digital devices are used, including those based on  programmable logic integrated circuits, the basics of Boolean algebra and circuitry. Results. It is shown that the classical APUF uses a standard basic element that performs two functions,  namely, the function of choosing a pair of paths Select and the function of switching paths Switch, which, due to their joint use, allow achieving high performance. First of all, this concerns the stability of the APUF functioning, which is characterized by a small number of challenge, for which the response randomly takes one of two  possible values 0 or 1. Modifications of the base element in terms of the implementations of its Select and Switch functions are proposed. New structures of the base element are presented in which the modifications of their  implementations are made, including in terms of increasing the number of pairs of paths of the base element from which one of them is selected by the challenge, and the configurations of their switching. The use of  various basic elements makes it possible to improve the main characteristics of APUF, as well as to break the regularity of their structure, which was the main reason for hacking APUF through machine learning. Conclusion. The proposed approach to the construction of physically unclonable 2D-APUF functions, based on the difference in signal delays through the base element, has shown its efficiency and promise. The effect of improving the characteristics of such PUFs has been experimentally confirmed with noticeable improvement in the stability of their functioning. It seems promising to further develop the ideas of constructing two-dimensional physically unclonable functions of the arbiter type, as well as experimental study of their characteristics, as well as resistance to various types of attacks, including using machine learning.Цели. Решается задача построения нового класса физически неклонируемых функций типа арбитр (АФНФ), основанного на различии задержек по входам многочисленных модификаций базового элемента путем увеличения как количества входов, так и топологии их подключения. Подобный подход позволяет строить двухмерные физически неклонируемые функции (2D-АФНФ), в которых в отличие от классических АФНФ запрос, формируемый для каждого базового элемента, выбирает пару путей не из двух возможных, а из большего их количества. Актуальность данного исследования связана с активным развитием физической криптографии. В работе преследуются следующие цели: построение базовых элементов АФНФ и их модификаций, разработка методики построения 2D-АФНФ. Методы. Используются методы синтеза и анализа цифровых устройств, в том числе на программируемых логических интегральных схемах, основы булевой алгебры и схемотехники.  Результаты. Показано, что в классических АФНФ применяется стандартный базовый элемент, выполняющий две функции, а именно функцию выбора пары путей Select и функцию переключения путей Switch, которые за счет их совместного использования позволяют достичь высоких характеристик. В первую очередь это касается стабильности функционирования АФНФ, характеризующейся небольшим числом запросов, для которых ответ случайным образом принимает одно из двух возможных значений:  0 или 1. Предложены модификации базового элемента в части реализаций его функций Select и Switch. Приводятся новые структуры базового элемента с внесенными модификациями их реализаций, в том числе в части увеличения количества пар путей базового элемента, из которых путем запроса выбирается одна из них и конфигурации их переключений. Применение разнообразных базовых элементов позволяет улучшать основные характеристики АФНФ, а также нарушать регулярность их структуры, которая является главной причиной взлома АФНФ путем машинного обучения.Заключение. Предложенный подход к построению 2D-АФНФ, основанный на различии задержек сигналов через базовый элемент, показал свою работоспособность и перспективность. Экспериментально подтвержден эффект улучшения характеристик подобных ФНФ, и в первую очередь стабильности их функционирования. Перспективным представляется дальнейшее развитие идеи построения 2D-АФНФ, экспериментальное исследование их характеристик и устойчивости к различного рода атакам, в том числе с использованием машинного обучения.

ТЕСТОВОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

The main scientific and practical results on test diagnostics of hardware and software of computer systems are presented in brief history. More than 500 international and local publications including 17 books and 72 invention certificates reinforce the scientific results. The current state of research and a plan of future research of laboratory are presented.Кратко изложены основные научные и практические результаты исследований в области тестового диагностирования вычислительных систем, полученные в БГУИР в рамках представляемой научной школы. Приведены основные характеристики оригинальных решений в области стендового оборудования для тестирования цифровых модулей, контролепригодного синтеза вычислительных систем, методов компактного тестирования, теории сигнатурного анализа и методов самотестирования вычислительных машин и систем. Описаны новые оригинальные авторские методы псевдослучайного и вероятностного тестирования, исчерпывающего, псевдоисчерпывающего и почти исчерпывающего тестирования, управляемого случайного тестирования и оптимального управляемого случайного тестирования, а также квазислучайного тестирования программного обеспечения. Представлены результаты посвященные тестированию, самотестированию и саморемонтированию запоминающих устройств, а также неразрушающему тестированию оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) с применением адаптивного сигнатурного анализа и симметричных маршевых тестов ОЗУ. Кроме того, приведены основные результаты по методам обеспечения целостности данных с использованием цифровых водяных знаков и запутывающих преобразований и их применению по обеспечению авторского права на программное обеспечение. Представлены результаты, полученные в области физической криптографии

Особливості росту кедра атласького (Cedrus Atlantica (Endl.) Manetti ex Carrière) у лісових культурах Закарпаття

The paper presents a brief description of Atlas cedar. The history of creation of alien plantations on the territory of the Mukachevo Forestry and Hunting Farm SOE of the State Forest Fund is explored. The optimal conditions for cultivating Atlas cedar in forest plantations are found to be fresh and wet oak-hornbeam forest vegetation types (D2-3) in the foothill part of Transcarpathia to a height of 600 m above sea level. The indices of productivity of the investigated species plantations are determined. Atlas cedar is revealed to exceed the valuation features of native tree species in the oak grove forest conditions in Transcarpathia. The comparative estimation of forestry and valuation features in the section of each growing species on the investigated area shows that Atlas cedar is characterized by the best development indicators. The stock of the investigated tree stand, where the composition is 8Кда1Яц1См+Клг+Лпд, at the age of 40 is 293 m3/ha and the average stock increase is respectively 7.1 m3/ha per year. When the average diameter of Atlas cedar is 40.5 cm, the average height is almost 20 m, which is 3‑5 m is higher than the average height of Silver fir and European spruce. Differentiation of trees by their diameter indicates a significant growth, where the difference in its average values ​​is about 10 cm. Ranging in diameter for Atlas cedar is about 50 cm, and for Silver fir and European spruce is only 30 cm. Mixed plantings of Atlas cedar are found to be significantly higher concerning the average height and diameter compared with pure tree stands in the same soil and climatic conditions of Transcarpathia. Changes in the processes of occurrence of natural regeneration in the alien plantings are investigated, and the main factors influencing this process are defined as well. The research conducted testifies that Atlas cedar in the conditions of fresh and wet oak-hornbeam forest vegetation types of Transcarpathia reached the highest level of acclimatization – naturalization, which confirms the ability of the species to a natural regeneration. The initiated research is aimed at establishing prospects for the use of the species in the forest cultivated production of the region, determining the degree of naturalization of the species and the aggressiveness of its behavior regarding the autochthonous tree species in indigenous forest types.Наведено коротку характеристику кедра атласького та досліджено історію створення насаджень інтродуцента на території держлісфонду державного підприємства "Мукачівське лісомисливське господарство". Встановлено, що оптимальними умовами для культивування кедра атласького в лісових культурах є свіжі й вологі грудові типи лісорослинних умов (D2-3) у передгірській частині Закарпаття до висоти 600 м н.р.м. Визначено показники продуктивності насаджень досліджуваної породи. Встановлено, що в дібровних типах лісорослинних умов кедр атласький на Закарпатті перевершує таксаційні показники аборигенних деревних порід. Порівняльна оцінка лісівничо-таксаційних показників, у розрізі кожної зростаючої породи на досліджуваній ділянці, свідчить, що кедр атласький характеризується кращими показниками розвитку. Запас досліджуваного деревостану, де склад є таким – 8Кда1Яц1См+Клг+Лпд, у 40 річному віці становить 293 м3/га і середній приріст за запасом відповідно – 7,1 м3/га рік. Встановлено, що мішані насадження кедра атласького за середньою висотою та діаметром достовірно вищі, порівняно із чистими деревостанами в однакових ґрунтово-кліматичних умовах Закарпаття. Розпочаті дослідження мають на меті встановлення перспектив використання породи у лісокультурному виробництві регіону, визначення ступеня натуралізації виду та агресивності його поведінки щодо автохтонних деревних видів рослин у корінних типах лісу

Методы обнаружения кризисных ситуаций в экономике на ранних стадиях

The article presents the results of a research of the principles, methods and models for discovery of crises in the economy in the early stages. The increase in the intensity of interaction of economic agents and increase the speed of information exchange and transactions frequency create preconditions not only for accelerating growth but also for the overheating of the economy with subsequent state of crisis. The relevance and importance of the work justifies increasing frequency, as global economic crises and crises of assets, and in opportunities of a statistically sound forecasting of development of crisis processes in the securities market. The object of the study was the crisis situation of the individual assets, as well as methods of detecting the crisis at an early stage.Приведены результаты исследования принципов, методов и модели обнаружения кризисных ситуаций в экономике на ранних стадиях. Рост интенсивности взаимодействия экономических агентов, увеличение скорости обмена информацией и повышение частоты сделок создают предпосылки не только для ускорения экономического роста, но и для перегрева экономики с последующим ее кризисным состоянием. Актуальность и значимость работы обоснованы увеличивающейся частотой как глобальных экономических кризисов, так и кризисов активов, а также появляющейся возможностью статистически обоснованного прогнозирования развития кризисных процессов на рынке ценных бумаг. Объектом исследования явились кризисные ситуации отдельных активов, а также методы обнаружения кризиса на ранней стадии

Свойства меры различия двоичных тестовых наборов управляемых вероятностных тестов

The problem of application of the dissimilarity measures for binary test sequences is investigated. Their relevance in generating controlled random tests is substantiated. Dissimilarity measure AD(Ti, Tk) between test sets Ti and Tk is considered, using the characteristic of the distance D(ti,j, tk,r) between ti,j and tk,r, which is based on the determination of independent pairs of identical data ti,j = tk,r belonging to two patterns Ti and Tk. This measure AD(Ti, Tk) allows us to estimate the degree of difference between two test sets Ti and Tk, which may be indistinguishable when using other difference measures, including the Hamming distance. Upper and lower estimates for the measurement of dissimilarity are obtained for the case of inverse test patterns and arbitrary test patterns Ti and Tk with different combinations of their weights wi and wk. Examples of calculating the boundary values of the specified dissimilarity measure and the ratio of their values are given. Experimental results confirm the correctness of the obtained boundary values of the indicated dissimilarity measure AD(Ti, Tk) and show the possibility of their application for its evaluation.Исследуется задача применения характеристик различия для двоичных тестовых последовательностей. Обосновывается их актуальность при генерировании управляемых вероятностных тестов. Рассматривается мера различия AD(Ti, Tk) между тестовыми наборами Ti и Tk, использующая характеристику расстояния D(ti,j, tk,r) между ti,j и tk,r, которая основана на определении независимых пар тождественных данных ti,j = tk,r, принадлежащих двум наборам Ti и Tk. Данная мера различия AD(Ti, Tk) позволяет оценить степень различия двух тестовых наборов Ti и Tk, которые могут быть неразличимыми при использовании других мер различия, в том числе и расстояния Хэмминга. Получены верхние и нижние оценки меры различия для случая инверсных тестовых наборов и произвольных тестовых наборов Ti и Tk с различным сочетанием их весов wi и wk. Приводятся примеры вычисления граничных значений указанной меры различия и соотношения их значений. Экспериментальные результаты подтверждают корректность полученных граничных значений указанной меры различия AD(Ti, Tk) и показывают возможность их применения для ее оценки