بررسي نقش مقاومت حافظه دار نانوالكترونيكي در آينده سخت افزارهاي امنيتي

Investigating the role of nanoelectronic memory resistaor in the future of hardware security

مقاومت حافظه‌دار آنالوگ موسوم به ممريستور عنصري در ابعاد نانومتري است كه مقاومت آن بين دو مقدار حداقل R_on و حداكثرR_off قابل برنامه‌ريزي است و مقدار مقاومت آن تا اعمال ولتاژ جديد، حفظ و ذخيره مي‌شود. از آنجا كه اين عنصر غيرفعال، حافظه‌دار، كوچك، كم مصرف، داراي سرعت سوييچينگ بالا و قابليت يكپارچه سازي با مدارات مجتمع را دارد بعنوان يكي از عناصر كليدي در مدارهاي آينده نانوالكترونيك مطرح و مورد توجه است. ويژگي‌هاي خاص ممريستور مي‌تواند امكاناتي را در اختيارمان بگذارد كه توسط ساير عناصر مداري و الكترونيكي موجود امروزي قابل دستيابي نيستند. در اين مقاله، ابتدا ضمن مرور عملكرد اين عنصر، يك مدل مداري مناسب براي استفاده از آن در شبيه ساز اسپايس طراحي و ارائه خواهد شد و سپس رفتار و منحني مشخصه اين عنصر با كمك مدل ايجاد شده بررسي خواهد شد. پس از آن با ارائه چند شبيه سازي و مقايسه پياده سازي CMOS و مدار مشابه CMOS-نانو، با شبيه سازي توان مصرفي الگوريتم رمز پيشرفته استاندارد اهميت استفاده از اين عنصردر پياده سازي سخت افزاري الگوريتم هاي امنيتي از حيث مقابله با حملات رمزشكني تحليل توان بررسي خواهد شد. شبيه سازي ها در محيط Capture CIS، HSpice و Cadence Spectre انجام شده است. نتايج اين تحقيق مي تواند در ارتقا امنيت سامانه هاي فناوري اطلاعات و ارتباطات، تجهيزات سازماني و هوشمند و سامانه هاي شهري و تجاري نسل آينده مورد استفاده قرار بگيرد.

Memristor is the forth fundamental circuit element that has received considerable attention due to its possible applications in future nanoscale systems. This paper describes the advantages that this nanoscale elements and nanotechnology may offer in the implementation of encryption algorithms in hardware and embedded platforms. To demonstrate this subject,, an Advanced Encryption Standard core was designed and implemented in both CMOS and hybrid CMOS/nanotechnology. The resistance of both implementation s against power analysis attack was evaluated and compared. It was demonstrated that hybrid CMOS/Nano circuit provides considerable improvement over implementation with regular CMOS circuits in terms of power consumption and resistance against Differential Power Analysis (DPA) attacks without needing to apply any costly algorithmic countermeasure or using any extra circuit. Simulations were carried out using HSPICE and Cadence Spectre and the attack algorithm was written in MATLAB. The results obtained in this paper can be used in enhancing the security of the future generation of urban and commercial smart information and communication systems.