Nanomalzeme esaslı klonlanamayan yüzeylerin üretimi ve görüntü doğrulama analizleri
Fabrication of nanomaterial based unclonable surfaces and image authentication analysis
Yazar: MUSTAFA KALAY
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES ; DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ BURAK KİREMİTLER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Fiziksel olarak klonlanamayan fonksiyon (PUF) temelli güvenlik yaklaşımları sahteciliği önlemek ve kimlik doğrulama uygulamaları için büyük önem taşımaktadır. Bir PUF sağlam, zaman içinde kararlı, benzersiz, teyit edilmesi kolay, uygulanabilir, çoğaltılması veya tahmin edilmesi çok zor veya imkansız olmalıdır. Bununla birlikte PUF anahtarının kimliğini doğrulamak ve böylece ürünün orijinalliğini teyit etmek için görüntü doğrulama analizleri de PUF etiketlerini oluşturmak kadar önemlidir. Görüntü doğrulama sıklığı, doğrulama sırasındaki konum, doğrulama süresi önemlidir. Bu amaçla, bu tez çalışmasında, PUF tabanlı güvenlik etiketi uygulamalarına yönelik olarak deneysel bir yöntem ve görüntü doğrulama algoritmalarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın ilk adımında, elektrohidrodinamik kararsızlıkların doğasındaki stokastik süreçlerden yararlanarak rastgele konumlarda, farklı geometrilerde ve boyutlarda yapılar poli(2-vinilpiridin) (P2VP) polimerinin elektrospreylenmesi ile elde edilmiştir. PUF'ların kararlılığı üzerinde çözücü, P2VP konsantrasyonu, tavlama şartları ve UV-ozona maruz bırakılma sürelerinin etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın ikinci adımında ise görüntü analiz ve öznitelik algılama algoritmaları kullanılarak kimlik doğrulama analizi yapılmıştır. Üretilen güvenlik etiketlerinin homojenlik (0,48), rastgelelik (p-değeri >0,01) ve benzersizlik (0,49) değerleri üstün bir PUF performansına işaret etmektedir. Öznitelik eşleştirme algoritmalarından yararlanılarak parlaklık, ölçek, açı ve benzeri görüntüleme koşullarından bağımsız olarak orijinal ve sahte PUF etiketleri başarı ile ayırt edilebilmiştir. 
Anahtar Kelimeler: Fiziksel olarak klonlanamayan fonksiyonlar (PUF), Elektrospreyleme, Polimerler, Görüntü Analizi, Nanoyapılar, Güvenlik Etiketleri

Abstract:
Physically unclonable function (PUF) based security approaches are of great importance for anti-counterfeiting and authentication applications. A PUF must be robust, stable over time, unique, easy to verify, feasible, and very difficult or impossible to replicate. The authentication of images is as critical as the generation of PUFs. The Frekans of image verification, the position during verification, and the duration of verification are important. For this purpose, this thesis aimed to develop an experimental method and image authentication algorithms for PUF-based security applications. In the first step, structures with different geometries and sizes at random locations were obtained via electrospraying of the poly(2-vinylpyridine) (P2VP) by benefiting from the stochasticity of electrohydrodynamic instabilities. The effects of the solvent, P2VP concentration, annealing condition and UV-ozone exposure time on the stability of PUFs were investigated. In the second step of the study, authentication analysis was performed using image analysis and feature detection algorithms. uniformity (0.48), randomness (p-value >0.01) and uniqueness (0.49) values of the generated security tags indicate a superior PUF performance. By utilizing feature matching algorithms, original and fake PUF tags were successfully differentiated regardless of viewing conditions such as brightness, scale, and angle of view.

Keywords: Physically unclonable function, Electrospraying, Polymers, Image Analysis, Nanostructures, Security Labels