基于化学函数理论的 DNA 认证与加密安全评估框架

《IEEE Transactions on Molecular, Biological, and Multi-Scale Communications》：A Security Framework for Chemical Functions

　　摘要：本文提供了一个统一的安全框架，旨在评估和比较不同的（已知和新的）认证与加密方案，例如基于DNA的方案。因此，我们引入并严格定义了化学函数，将化学系统建模为带噪声的挑战-响应原语，并形式化了相关的化学函数基础设施。基于物理函数理论，我们在有限域和渐近域两种情况下严格定义了化学函数的鲁棒性、不可克隆性和不可预测性，并规定了捕获对手能力和安全目标的安全博弈。我们用两个现有基于DNA的构造的数据（"可操作随机DNA"和"基因组序列加密"）实例化该框架，并推导了鲁棒性、不可克隆性和不可预测性的定量界限。这些结果使基于DNA的化学函数具有严格的密码学理论基础，使基于化学的认证机制的有原则的设计和比较成为可能。我们演示了在产品质量认证和使用标准提取技术的共享密钥生成中的应用，显示了该项工作在实际应用方面的重要性。