[發(fā)明專利]具有物理不可克隆功能的電路、電子裝置及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310144334.1
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103236922B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫海光;林為;林加勝
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江華儀電子股份有限公司
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 深圳市神州聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44324
• 代理人: 鄧揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防偽電路，尤其是具有物理不可克隆功能的電路。

背景技術(shù)

物理不可克隆技術(shù)（PUF）是一種依靠的不可控和不可預(yù)知的工藝變化來產(chǎn)生電路芯片簽名技術(shù)。近年來，多種PUF已提出并成功實(shí)施。他們主要應(yīng)用于：1）激勵響應(yīng)的映射，稱為激勵-響應(yīng)對（CRP）生成，2）公共或私人密鑰的加密算法。在這些基于硅PUF中，環(huán)形振蕩器PUF（RO-PUF）比其他類型PUF更具魯棒性，因?yàn)椋?）它對布局，布線的依賴較少。2）振蕩器的頻率差異可以被無限放大：這可以通過允許電信號在環(huán)路里反饋震蕩較長時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示，現(xiàn)有RO-PUF主要由2個(gè)的多路選擇器(MUX)，2個(gè)計(jì)數(shù)器，1個(gè)比較器和n個(gè)環(huán)形振蕩器(RO)組成。盡管每個(gè)環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)相同，由于工藝變化，每個(gè)振蕩器的特征頻率稍有不同。多路選擇器選擇兩個(gè)特定的環(huán)形振蕩器進(jìn)行比較，根據(jù)哪個(gè)頻率高得出0或1。

盡管擁有以上優(yōu)勢，RO-PUF的可靠性卻是一個(gè)突出問題。圖2顯示了環(huán)形振蕩器的特征頻率與溫度變化關(guān)系，從中可見環(huán)形振蕩器的特征頻率隨溫度的升高而減小。圖3a至圖3c進(jìn)一步解釋了溫度穩(wěn)定性問題。從三種不同的頻率隨溫度變化的曲線上可以看出：當(dāng)溫度上升到一個(gè)臨界值t₀，PUF輸出就可以翻轉(zhuǎn)，如圖3a所示；而如果在芯片內(nèi)的溫度分布是不均勻的，那么該P(yáng)UF的輸出也是不穩(wěn)定的：假設(shè)初始狀態(tài)：RO_A溫度為t₁,RO_B溫度為t₂,則f_A>f_B,f_A和f_B分別為RO_A和RO_B的頻率,但溫度變化后，RO_A溫度為t₂,RO_B溫度為t₁,則f_A<f_B，如圖3b所示。僅當(dāng)在頻率隨溫度變化的相對差異足夠小，輸出才能被認(rèn)為是穩(wěn)定的，如圖3c所示。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明要提供一種能夠增加RO-PUF穩(wěn)定性的電路，以解決上述問題。

技術(shù)方案：一種具有物理不可克隆功能的電路，包括與非門、環(huán)形振蕩器和雙向計(jì)數(shù)器；

所述環(huán)形振蕩器是由基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊組成正偶數(shù)級的環(huán)形振蕩電路，它包括三個(gè)端口；第一端口與與非門的輸入端相連接，第二端口與與非門的輸出端相連接，第三端口與雙向計(jì)數(shù)器的輸入端相連接。

所述基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊數(shù)量相等。當(dāng)基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊為兩組或兩組以上時(shí)，所述基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊交替設(shè)置在環(huán)形電路中。第一端口和第三端口之間的反相級模塊與第二端口和第三端口之間的反相級模塊數(shù)量相等。

一種具有上述具有物理不可克隆功能的電路的電子裝置。

一種具有物理不可克隆功能的電路，包括線性反饋移位寄存器、與非門、環(huán)形振蕩器、雙向計(jì)數(shù)器和三態(tài)檢測器，

所述環(huán)形振蕩器是由基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊組成的正偶數(shù)級環(huán)形電路；每個(gè)反相級模塊包含反相器和兩個(gè)多路選擇器，一個(gè)多路選擇器連接所述反相器的輸入，另一個(gè)多路選擇器連接所述反相器的輸出；

所述環(huán)形振蕩器包括三個(gè)端口；第一端口與與非門的輸入端相連接，第二端口與與非門的輸出端相連接，第三端口與雙向計(jì)數(shù)器的輸入端相連接；

所述雙向計(jì)數(shù)器的輸出端與三態(tài)檢測器的輸入端相連；線性反饋移位寄存器有一組與反相級模塊相同數(shù)量bit的激勵輸出；每一bit輸出激勵與反相級模塊中的兩個(gè)多路選擇器連接。

第一端口和第三端口之間的反相級模塊與第二端口和第三端口之間的反相級模塊數(shù)量相等。當(dāng)基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊為兩組以上時(shí)，所述基本反相級模塊和電流饑餓反相級模塊交替設(shè)置在環(huán)形電路中。

一種具有上述具有物理不可克隆功能的電路的電子裝置。

上述具有物理不可克隆功能電路的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

S1、線性反饋移位寄存器產(chǎn)生一組Nbit的激勵C_A，N為正偶數(shù)；

通過激勵C_A對環(huán)形振蕩器電路中多路選擇器的控制，得到第一頻率值RO_A；