當手機、智能手表、傳感器等設備越來越普及，信息安全不再只是軟件層面的問題，硬件本身也可能成為被攻擊的目標。近日，華東師范大學重慶研究院曾和平教授團隊想出一個新辦法——用一束飛秒激光在一塊超薄的金膜上“刻”出一個隨機迷宮，用這個迷宮本身當“鎖”，每次用時現場讀取，用完即毀，再也不怕“密碼本”丟失。

據介紹，傳統加密方式需要把“密碼”提前存在設備的存儲器裡，但這個“密碼本”一旦被他人找到被偷，整個系統就失守了。而物理不可克隆函數好比給每個芯片打上一枚獨一無二的“物理指紋”。它利用制造過程中自然產生的微觀差異，讓每個硬件都擁有無法復制的身份標識。但由於許多高安全性方案的“指紋”需要用電子顯微鏡等昂貴設備才能讀取，難以在成本敏感的小型設備中推廣。

該團隊此次的技術創新在於在於加密模式的轉變——用一束飛秒激光照射一塊僅有20納米厚的超薄金膜。由於金膜內部本身就分布著隨機的納米島結構，激光照射下，這些納米島成為“熱點”，引發金膜熔融、流動，然后瞬間冷卻，最終形成一幅不規則的、類似迷宮的分形網絡。整個過程不需要光刻模板，完全由物理隨機性驅動，因此無法復制、無法克隆——即使知道工藝方法，也無法制造出第二個一模一樣的“迷宮”。

實驗數據表明，這種密鑰具有很好的隨機性、唯一性和可靠性。也就是說，它足夠“亂”，足夠“獨特”，而且每次讀取都能給出穩定的結果。用戶在需要加密時，隻需用便攜式設備現場讀取迷宮的物理響應，即時生成密鑰，加密完成后密鑰立即被擦除，下一次需要時重新讀取生成。這種“現場讀取、即時生成、用完即丟”的方式，從根本上避免了密鑰泄露的風險，也省去了維護龐大“密碼本”的硬件開銷。

目前，該技術已在FPGA芯片上成功驗証，完成了對本地信息的加密，相關成果發表在國際期刊《Advanced Science》上。團隊負責人表示，隨著便攜式讀取技術和片上集成方案（即將多個芯片和設備的功能集成至一塊芯片上）的進一步優化，這項技術有望為物聯網設備、嵌入式系統等提供通用的物理密鑰方案，讓信息安全從“存儲式保護”向“生成式安全”轉變。（趙鵬）