[發(fā)明專利]用于生成電子電路固有的值的方法、生成該值的電子電路以及用于使用這樣的值的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680030256.4
• 申請(qǐng)日: 2016-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107646130B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬爾科·馬凱蒂;羅恩·奧捷;克勞迪奧·法維;熱羅姆·佩里內(nèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 耐瑞唯信有限公司
• 主分類號(hào): G09C1/00
• 分類號(hào): G09C1/00;H03K3/84;H04L9/08
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;許靜

用于生成電子電路(10)固有的值(19)的方法，其利用在該電路的部件(11)上執(zhí)行的物理量的測(cè)量；該方法旨在：計(jì)算從所述組件上執(zhí)行的系列測(cè)量導(dǎo)出的至少一個(gè)值(V)并且將其關(guān)聯(lián)到每個(gè)部件(11)，通過根據(jù)所述系列測(cè)量確定統(tǒng)計(jì)值，并且通過將所述值(V)定義為所述統(tǒng)計(jì)值或者根據(jù)該統(tǒng)計(jì)值計(jì)算的不確定性范圍，來完成所述值(V)的計(jì)算，形成部件的不可變對(duì)的集合，在所述集合中選擇對(duì)，使得與這些對(duì)中的每個(gè)對(duì)的部件相關(guān)聯(lián)的值(V)間隔至少一個(gè)設(shè)置值，基于與每個(gè)所選擇對(duì)的部件相關(guān)聯(lián)的值(V)的比較結(jié)果，生成電子電路固有的所述值(19)。

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書涉及允許生成電子電路(諸如芯片或芯片組)固有的值的方法。更具體地，該方法包括物理上不可克隆功能的使用，也就是無法重復(fù)、復(fù)制、克隆的功能的使用。本說明書還涉及用于實(shí)現(xiàn)該方法的電子電路，以及使用這樣的電路的固有的值的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

物理上不可克隆的功能(簡(jiǎn)稱PUF)目前正在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界被作為唯一標(biāo)識(shí)符來源進(jìn)行研究，物理連接到與集成電路合并或關(guān)聯(lián)的電子元件。主要思想旨在利用這些元件的制造工藝變化，使得電子電路(如芯片或芯片組)由于其固有性質(zhì)而具有獨(dú)特性。

這種技術(shù)是基于電子元器件的所有制造工藝通常具有的特性。由于這樣的過程不可能是完美的，但是它們確保具有一定精度裕度的生產(chǎn)，在這個(gè)裕度內(nèi)它們?cè)谒鼈兩a(chǎn)的部件之間產(chǎn)生較小的差異。換句話說，盡管這些部件來自同一條生產(chǎn)線，并且在相同的條件下生產(chǎn)，然而存在著在本質(zhì)上不由自主地定制這些部件的差異。訣竅是將這些由制造過程的容差所導(dǎo)致的差異轉(zhuǎn)化為可利用的信息。考慮到在生產(chǎn)線末端獲得具有完全相同物理特性的部件的兩個(gè)集成電路的可能性非常低，這一信息可以被認(rèn)定為幾乎是獨(dú)特的。而且，這個(gè)信息具有不可預(yù)測(cè)并且不能由制造工藝重現(xiàn)的特性。因此可以識(shí)別一個(gè)部件或一組電子部件等等。

物理上不可克隆的函數(shù)(以下稱為PUF函數(shù))是通過精確測(cè)量這些電子部件的一個(gè)或多個(gè)物理參數(shù)來利用集成電路的部件特有的隨機(jī)變化的函數(shù)。因此，易于創(chuàng)建這樣的PUF函數(shù)以獲得標(biāo)識(shí)符或特定值(以下稱為PUF值)，但是克隆該功能以獲取該值是非常困難的(如果不是不可能的話)。這主要是因?yàn)閺膶?shí)際的角度來看，因?yàn)槎ㄖ芇UF函數(shù)所基于的電子元件的微小差別是不可控的，所以來自這種功能的PUF值是不可能預(yù)測(cè)和/或復(fù)制。來自這些小差異的信息可以用偽隨機(jī)比特序列表示。因此該信息或唯一值具有例如能夠有利地用于加密目的的秘密的所有預(yù)期特征。

目前為止考慮的大多數(shù)應(yīng)用可以分為三個(gè)主要類別，即利用由這樣的PUF函數(shù)定義的唯一標(biāo)識(shí)符生成可識(shí)別的芯片，經(jīng)由包含質(zhì)詢和相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)(質(zhì)詢/響應(yīng)類型)的處理的芯片認(rèn)證，以及密碼密鑰的生成。目前，注意到大多數(shù)應(yīng)用是指最后一個(gè)類別，并且旨在覆蓋將PUF值用作安全消息交換中的密碼密鑰的解決方案。

這些芯片的缺點(diǎn)在于它們產(chǎn)生的PUF值可能變化。事實(shí)上，由于這個(gè)值取決于電子元件，所以它只能被定義為在與不存在寄生噪聲對(duì)應(yīng)的理想的理論條件下不可改變。現(xiàn)在，實(shí)際上，這個(gè)PUF值可能根據(jù)使用條件而略微波動(dòng)。這些波動(dòng)通常可以是指電子元件的工作溫度變化或電源的微小變化。它們也可以由電路本身產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲(例如在舊電路的情況下)或其所處的環(huán)境產(chǎn)生。這些不穩(wěn)定性涉及錯(cuò)誤的響應(yīng)，即在使用的特定條件下的響應(yīng)，這些響應(yīng)不再對(duì)應(yīng)于在受控環(huán)境(例如生產(chǎn)線的環(huán)境)中獲得的反應(yīng)。

為了能夠從這樣的芯片獲得恒定的PUF值，存在幾種已知的解決方案。

第一種解決方案是通過PUF函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)值并將該P(yáng)UF值存儲(chǔ)在芯片的存儲(chǔ)器中。因此，每當(dāng)必須使用該P(yáng)UF值時(shí)，例如作為密碼密鑰或標(biāo)識(shí)符，將從該存儲(chǔ)器中獲取該P(yáng)UF值。現(xiàn)在，將可能是保密的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并不排除惡意的人讀取該值。