PCB authentication and counterfeit detection

PCB 인증 및 위조 감지 (PCB Authentication and Counterfeit Detection)

논문 링크 : https://patents.google.com/patent/US20160047855A1/en

US20160047855A1 - Pcb authentication and counterfeit detection - Google Patents

 

1. 개요

본 논문에서는 인쇄 회로 기판(PCB)의 정품 인증 및 위조 방지를 위한 새로운 기법을 제안합니다. 기존의 인증 방식(시리얼 번호, QR 코드, 레이저 마킹 등)은 복제가 용이하며 보안성이 낮다는 한계를 가지고 있습니다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 PCB 자체의 전기적 특성을 이용한 서명(Signature) 생성 방식을 적용하여 위조 방지를 극대화하는 방법을 제시합니다.

 

2. 연구 목적

PCB의 고유한 전기적 특성을 측정하여 디지털 서명을 생성하고, 이를 **물리적으로 복제 불가능한 기능(Physically Unclonable Functions, PUF)**으로 활용하여 위조 여부를 판별하는 것이 본 연구의 핵심 목표입니다.

 

3. 주요 기술 및 방법

3.1 PCB의 전기적 특성을 활용한 인증

• 임피던스(저항, 커패시턴스, 인덕턴스) 측정을 통해 고유 서명을 생성
• JTAG 기반 경로 지연(Time Delay) 측정을 활용하여 서명 생성
• 테스트 장비를 사용하여 특정 전기적 경로의 신호 전파 속도 측정 후 이를 정품 판별에 활용
• 제조 공정에서 발생하는 미세한 전기적 변동성을 이용하여 위조품과 정품을 구별

3.2 PCB 인증 절차

1. 전기적 경로 선택: 특정 경로를 선정하여 측정 준비
2. 전기적 특성 측정: 저항, 임피던스 또는 시간 지연 등을 측정
3. 서명 생성: 측정값을 조합하여 PCB의 고유한 디지털 서명을 생성
4. 데이터베이스 비교: 제조업체가 미리 저장한 정품 PCB 서명과 비교
5. 위조 여부 결정: 서명이 일치하면 정품, 다르면 위조품으로 판별

4. 실험 및 결과

• 16개의 Arduino UNO R3 보드와 25개의 Terasic DE0 FPGA 보드를 사용하여 실험 진행
• PCB의 고유 서명이 약 50%의 해밍 거리(Hamming Distance)를 가짐 → 복제가 어려움 입증
• 특정 전기적 특성을 활용하여 정품과 위조품을 높은 신뢰도로 구별 가능

4.1 실험 설정

• 사용 장비:
  • HP/Agilent 4263B LCR Meter (임피던스 측정)
  • Keithley 2000 시리즈 디지털 멀티미터 (정확성 검증)
• 측정값 정규화:
  • 측정값을 정규화하여 환경적 영향 제거
  • 여러 번 측정하여 평균값을 사용하여 신뢰성 향상

4.2 주요 결과

• 정품 PCB 간 해밍 거리 평균: 50.24%
• 동일 PCB 반복 측정 해밍 거리 평균: 2.14%
• JTAG 기반 인증에서 위조 PCB의 신호 전달 속도가 미세하게 차이나며 탐지 가능

5. 응용 및 보안

5.1 적용 가능 분야

• 군사 장비 및 드론: PCB 변조 감지를 통한 보안 강화
• 게임 콘솔: 모드칩(Modchip) 감지를 통한 불법 개조 방지
• IoT 및 스마트 기기: 원격 인증을 통한 불법 복제품 사용 방지
• 자동차 전자 부품: 정품 여부 검증을 통한 신뢰성 강화

5.2 위조 PCB 복제 가능성 분석

• 공격자가 PCB를 복제하려면 제조 공정, 소재, 전기적 특성을 정확히 동일하게 재현해야 함
• 그러나 공정 변동성 및 소재 비용 문제로 인해 위조 PCB가 동일한 서명을 가지기 어려움

6. 결론

본 연구는 PCB의 전기적 특성을 활용한 새로운 정품 인증 방법을 제안함. 제조 과정의 미세한 변동성을 이용하여 위조 PCB를 판별할 수 있으며, JTAG 기반 원격 인증 기술을 통해 실시간 위조 탐지가 가능함. 본 기술은 군사, 자동차, IoT, 게임 산업 등 다양한 분야에서 활용 가능.

6.1 연구의 의의

- 비용 효율적인 정품 인증 방식

- PCB 위조 탐지 가능

- IoT 및 원격 장치에 적용 가능

- 보안 강화 및 위조 방지 가능