[發明專利]一種可重構多端口物理不可克隆函數電路

有效

• 申請號: 201310087145.5
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103198268A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 汪鵬君;張躍軍;蔣志迪;李建瑞
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06F21/76
• 分類號: G06F21/76
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及一種芯片密鑰產生電路，尤其是涉及一種可重構多端口物理不可克隆函數電路。

背景技術

2001年3月Pappu在《Physical?One-Way?Functions》中提出的物理不可克隆函數（Physical?Unclonable?Functions，簡稱PUF）具有唯一性和不可克隆性，可以被廣泛用來作為身份認證和防偽手段。集成芯片上采用PUF技術最早由麻省理工大學的Gassend等研究人員提出。PUF技術是一種芯片領域的“生物特征”識別技術，也可以稱之為“芯片DNA”技術，其通過PUF電路提取芯片制造過程中不可避免產生的工藝偏差（包括氧化層厚度，W/L和隨機離子參雜等因素），生成無限多個、特有的密鑰，這些密鑰不可預測和安排，永久存在，即使是芯片的制造商也無法仿制。PUF電路從芯片上動態提取這個芯片所特有的無限多的密鑰，這些密鑰可以廣泛的應用于芯片的安全和防偽。PUF技術可以提高芯片和芯片系統的安全和可靠等級，在芯片安全防偽領域取得了廣泛的應用。

基于PUF的安全協議生成的ID具有唯一性和不可克隆性，其相對于其它安全協議在抵御物理攻擊、旁道攻擊和適用與輕量級協議攻擊等方面具有明顯的優越性。但是，現有的PUF電路一般是通過一個端口輸出密鑰，且在一個時鐘周期內僅能輸出一個密鑰，運行速度較慢，另外由于PUF電路提取的芯片制造過程中不可避免產生的工藝偏差是唯一的，從而導致PUF電路的輸出密鑰是恒定的，無法進行重構，當產品（例如芯片）需要更換密碼時，只能將整個PUF電路更換掉，成本很高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以靈活的更換輸出密鑰，成本較低，且運行速度較快的可重構多端口物理不可克隆函數電路。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種可重構多端口物理不可克隆函數電路，包括輸入信號接口、第一控制電路模塊、至少兩個可重構多端口PUF電路單元和輸出信號接口，所述的輸入信號接口與所述的第一控制電路模塊連接，所述的第一控制電路模塊分別與至少兩個可重構多端口PUF電路單元連接，至少兩個可重構多端口PUF電路單元分別與所述的輸出信號接口連接，所述的可重構多端口PUF電路單元包括第二控制電路模塊、輸入模塊、輸出模塊和隨機工藝偏差產生模塊，所述的第二控制電路模塊設置有使能信號輸入端、激勵信號輸出端、控制信號輸出端和輸出密鑰端口數輸出端，所述的輸入模塊設置有外部信號輸入端、激勵信號輸入端和信號輸出端，所述的輸出模塊設置有端口數輸入端、信號輸入端和信號輸出端，所述的隨機工藝偏差產生模塊設置有控制信號端、信號輸入端和信號輸出端，所述的第二控制電路模塊的激勵信號輸出端與所述的輸入模塊的激勵信號輸入端連接，所述的第二控制電路模塊的輸出密鑰端口數輸出端與所述的輸出模塊的端口數輸入端連接，所述的第二控制電路模塊的控制信號輸出端與所述的隨機工藝偏差產生模塊的控制端連接，所述的輸入模塊的信號輸出端與所述的隨機工藝偏差產生模塊的信號輸入端連接，所述的隨機工藝偏差產生模塊的信號輸出端與所述的輸出模塊的信號輸入端連接，所述的輸入模塊的外部信號輸入端接入的信號包括數據信號、地址信號和控制電壓信號。

所述的輸入模塊由第一D觸發器、第二D觸發器和第三D觸發器組成，所述的第一D觸發器接入數據信號，所述的第二D觸發器接入地址信號、所述的第三D觸發器接入控制電壓信號和第一時鐘信號，所述的隨機工藝偏差產生模塊包括寄存器堆、振蕩器和N個由兩個D觸發器串聯而成的D觸發器組，所述的寄存器堆分別與所述的第一D觸發器、所述的第二D觸發器、所述的振蕩器和N個D觸發器組連接，所述的振蕩器分別與所述的第三D觸發器和每個D觸發器組中的第一個D觸發器連接，每個D觸發器組中的第二個D觸發器接入所述的第一時鐘信號，所述的振蕩器的輸出信號為第二時鐘信號，所述的輸出模塊由N個輸出單元組成，每個輸出單元由鎖存器和FIFO輸出電路串聯而成，N個輸出單元中的鎖存器與N個D觸發器組中的第二個D觸發器一一對應連接，所述的第二控制電路模塊分別與所述的第一D觸發器、所述的第二D觸發器、所述的第三D觸發器和N個輸出單元中的FIFO輸出電路連接，所述的第一時鐘信號的頻率為0～50MHz，所述的第二時鐘信號的頻率為500M-1GHz，N≥2。