[發明專利]一種鉗位反相器PUF的電路、電子裝置及實現方法

有效

• 申請號: 201810418940.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108763977B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 曹元;葛惟唯
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06F21/87
• 分類號: G06F21/87;G06F21/60;G06F21/88;H04L9/00;H04L9/32
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種鉗位反相器PUF的電路、電子裝置及實現方法，包括順次串聯的線性反饋移位寄存器、PUF核及輸出增強校驗裝置，PUF核包括順次連接的第一級反相器組、第二級反相器組及第三級反相器組，第一級反相器組及第二級反相器組均包括M個并聯的反相器塊，反相器塊均包括2個多路選擇器和2^N個反相器，第三級反相器組包括若干并聯的反相器，輸出增強校驗裝置包括并聯設置的輸出級及第四級，輸出級包括兩個并聯的反相器，反相器連接異或門，第四級包括一個反相器，線性反饋移位寄存器是2*M*N位線性反饋移位寄存器。本發明通過利用制造工藝的差別導致的每個反相器都有不同的電壓跳變點V_trip，產生的非線性依賴的響應很難被模擬，從而增強了Strong?PUF穩定性。

技術領域

本發明涉及防偽電路領域，具體涉及一種鉗位反相器PUF的電路、電子裝置及實現方法。

背景技術

經過十多年的發展，硅的物理不可克隆功能(PUF)作為一種流行的在密碼密鑰生成和芯片驗證方面有著潛在的發展潛力的安全原語已經站穩了腳跟，在密碼密鑰生成和芯片驗證方面有著潛在的發展潛力。從響應訪問限制和建模復雜性的角度來看，PUF可以大致分為兩類：弱PUF和強PUF。弱PUF只有一個線性或多項式的激勵-響應對(CRP)空間，而強PUF擁有指數數量的獨特CRP。從應用角度來看，弱PUF對輕量級系統中的共享密鑰的生成非常有用，而強PUF則更適合于芯片驗證，因為同一芯片可以通過每個會話中不同的激勵識別，而無需專門保護其激勵-響應的接口。

與弱PUF不同，強PUF主要是基于延遲的。經典的代表是仲裁器PUF，其中一個邊沿同時被發射到由輸入激勵控制的一系列相同設計的開關的兩個不同路徑中。由于設備不匹配，通過不同路徑(理想的長度相同)到達端點的相同邊沿，到達的時間稍微不同。終點處的仲裁器選出先到的邊沿并相應地輸出響應位。之前的仲裁器PUF具有較差的唯一性并且可以很容易地建模。其可靠的唯一性只有23％，遠不及50％的理想值。通過收集幾百個已知的CRP，一個64狀態的仲裁器PUF可以通過機器學習來正確地預測將來對未知激勵的響應，準確度高達95％。一些對基本仲裁器PUF結構的修改已經被提出，來解決這些問題。例如，在前饋PUF中，后級的開關配置不是由輸入激勵決定的，而是由在早期階段中累積的延遲差決定的。異或門PUF并聯多個仲裁器PUF，并將它們各自的響應相異或，以增加建模的復雜性。除了硬件開銷外，異或門PUF的可靠性隨著仲裁器PUF的數量的增加而降低，因為子響應中的每個奇數次的位翻轉將會導致最終輸出中的錯誤響應。最近，雙邊注入環形振蕩器(RO)中的振蕩崩潰也被用于強PUF實現。同時注入兩個振蕩回路中偶數級RO的相對節點處積累的兩個邊沿的延遲差決定了中間反相器輸出端的最終穩定狀態。由于噪聲占主導地位的延遲積累，超過30％的不穩定的CRP必須被識別和舍棄以達到100％的可靠性。這種強PUF也容易受到建模攻擊的影響，因為它的響應也是由仲裁器PUF等線性累積延遲差決定的。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種鉗位反相器PUF的電路、電子裝置及實現方法，解決了現有技術中鉗位反相器PUF電路的穩定性欠佳的技術問題。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：

一種鉗位反相器PUF的電路，其特征在于：包括順次串聯的線性反饋移位寄存器、PUF核及輸出增強校驗裝置，所述PUF核包括順次連接的第一級反相器組、第二級反相器組及第三級反相器組，所述第一級反相器組及第二級反相器組均包括M個并聯的反相器塊，所述反相器塊均包括2個多路選擇器和2^N個反相器，所述第三級反相器組包括若干并聯的反相器，所述輸出增強校驗裝置包括并聯設置的輸出級及第四級，所述輸出級包括兩個并聯的反相器，所述反相器連接異或門，所述第四級包括一個反相器，所述線性反饋移位寄存器是2*M*N位線性反饋移位寄存器。

作為一種優化方案，前述的一種鉗位反相器PUF的電路，所述第一級及第二級中的反相器是二極管鉗位型反相器。