Настоящая статья основана на работе "Initial SRAM State as a Fingerprint and Source of True Random Numbers for RFID Tags", написанной Деном Холкомбом. В ней рассказывается о новом способе генерации действительно случайных чисел и некоторых интересных особенностях компьютерного железа.

Идея использования мета-данных о стабильности и тепловом шуме в интегральных схемах не нова. На самом деле она является основой многих популярных алгоритмов генерации случайных чисел, новое в предлагаемом подходе состоит в технике сбора случайных чисел в памяти компьютера - сильную случайность с физической точки зрения можно получить, не добавляя ни единого транзистора в существующие схемы. К тому же, можно получить и побочное преимущество - определив энтропию, можно надежно и достоверно определить каждое индивидуальное устройство. 

Новая техника применима к большинству из современных устройств - начиная от настольных компьютеров и заканчивая дешевыми RFID-метками. Причем, что замечательно, некоторые устройства не потребуют апргрейда, достаточно будет только нового софта.

Как это работает?

Как известно, при выключении компьютера его память теряет всю информацию. Но что происходит с ней при включении? Ответ на этот вопрос и принес идею нового генератора - состояние каждого бита оперативной памяти перед первой записью в ходе включения, зависит в основном от того, как транзисторы были отпечатаны в ходе производства. Все биты можно разделить на три категории:

1. изначально (почти всегда) 0
2. изначально 0 или 1
3. изначально (почти всегда) 1

Выполнив несколько циклов включения и собрав определенную статистику о состоянии банков памяти при включении, компьютер может создать некий профиль, в котором можно определить, какой из этих трех случаев применим к каждому биту. Этот профиль может служить отпечатком для устройства (fingerprint), так как он уникален для каждого модуля памяти. И в то же время, так как мы знаем, как меняется каждый бит при сбросе питания, его можно использовать для генерации по-настоящему случайного числа, а не псевдослучайного, как происходит во множестве алгоритмов. Алгоритм такой генерации можно найти в документе, ссылка на который дана выше.

Таким образом, на основе SRAM можно легко создать новую систему идентификации или использовать память для генерации случайных чисел. Это особенно важно для максимально дешевых устройств - например, тех же RFID-меток (сейчас идентификаторы закладываются в метку на стадии производства при помощи, например, EPROM или EEPROM, что, соответственно, требует затрат на производство, да и места на микросхеме для размещения памяти). Используя описанный метод, можно без дополнительных модулей и дешево, практически не изменяя железную часть, реализовать криптографические алгоритмы для идентификации или использовать полученные данные для генерации действительно случайных чисел.