[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810586232.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108768619B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡鵬;周昱;張榮;魏敬和
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/06
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/06
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專(zhuān)利服務(wù)中心 32002
• 代理人: 張婉

1.一種基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法，所述基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路包括環(huán)形振蕩器陣列電路、數(shù)據(jù)選擇電路、第一計(jì)數(shù)器電路、第二計(jì)數(shù)器電路、數(shù)據(jù)比較器電路、串并轉(zhuǎn)換電路以及AES加密電路；其中，所述環(huán)形振蕩器陣列電路包括N+1路環(huán)形振蕩器電路，N為不小于128的自然數(shù)，每路環(huán)形振蕩器電路的輸出端均與所述數(shù)據(jù)選擇電路的數(shù)據(jù)輸入端連接，每路環(huán)形振蕩器電路的輸入端均接入相同的脈沖信號(hào)；所述數(shù)據(jù)選擇電路的第一輸出端與所述第一計(jì)數(shù)器電路的輸入端連接，所述數(shù)據(jù)選擇電路的第二輸出端與所述第二計(jì)數(shù)器電路的輸入端連接；所述第一計(jì)數(shù)器電路的輸出端與所述數(shù)據(jù)比較器電路的第一輸入端連接，所述第二計(jì)數(shù)器電路的輸出端與所述數(shù)據(jù)比較器電路的第二輸入端連接；所述數(shù)據(jù)比較器電路的輸出端與所述串并轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接；所述串并轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述AES加密電路的密鑰輸入端連接；

每路環(huán)形振蕩器電路包括依次串聯(lián)的1個(gè)二輸入與非門(mén)和2*k+1個(gè)非門(mén)，二輸入與非門(mén)的其中一個(gè)輸入端接入脈沖信號(hào)，另一個(gè)輸入端與同路環(huán)形振蕩器電路中的第2*k個(gè)非門(mén)的輸出端相接，其中，k為大于0的自然數(shù)；

所述第一計(jì)數(shù)器電路和所述第二計(jì)數(shù)器電路的復(fù)位信號(hào)輸入端均接入復(fù)位信號(hào)；

所述數(shù)據(jù)選擇電路的選擇信號(hào)輸入端接入選擇信號(hào)；

所述第一計(jì)數(shù)器電路和所述第二計(jì)數(shù)器電路選用M位計(jì)數(shù)器，M的取值根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行設(shè)置；

其特征在于，所述基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法包括以下步驟：

步驟1、N+1路環(huán)形振蕩器電路輸入端輸入脈沖信號(hào)，開(kāi)始振蕩以產(chǎn)生N+1個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)；

步驟2、數(shù)據(jù)選擇電路輸入選擇信號(hào)，并將選擇信號(hào)所對(duì)應(yīng)的相鄰兩路環(huán)形振蕩器電路的時(shí)鐘信號(hào)分別輸入至第一計(jì)數(shù)器電路和第二計(jì)數(shù)器電路；

步驟3、所述第一計(jì)數(shù)器電路和所述第二計(jì)數(shù)器電路分別對(duì)各自輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將得到的兩個(gè)計(jì)數(shù)值輸入數(shù)據(jù)比較器電路；

步驟4、所述數(shù)據(jù)比較器電路對(duì)所述第一計(jì)數(shù)器電路和所述第二計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果；如果所述第一計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值大于所述第二計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)值時(shí)，所述數(shù)據(jù)比較器電路輸出0，那么所述第一計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值小于所述第二計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值時(shí)，所述數(shù)據(jù)比較器電路輸出1；如果所述第一計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值大于所述第二計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值時(shí)，所述數(shù)據(jù)比較器電路輸出1，那么所述第一計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值小于所述第二計(jì)數(shù)器電路輸入的計(jì)數(shù)值時(shí)，所述數(shù)據(jù)比較器電路輸出0；

步驟5、依次遍歷選擇信號(hào)，重復(fù)執(zhí)行步驟2~步驟4，直至完成最后一組相鄰環(huán)形振蕩器電路所對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果的輸出；

步驟6、將輸出結(jié)果組成一組字符串，并從中選取連續(xù)的128比特，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成并行128位長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，作為密鑰輸入AES加密電路；

步驟7、所述AES加密電路針對(duì)任意一種128位的激勵(lì)，得到對(duì)應(yīng)的128位響應(yīng)，從而構(gòu)成激勵(lì)-響應(yīng)對(duì)；由于數(shù)據(jù)位寬足夠，能夠生成海量激勵(lì)-響應(yīng)對(duì)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法，所述基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法還包括：

當(dāng)選擇信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，復(fù)位信號(hào)輸入所述第一計(jì)數(shù)器電路和所述第二計(jì)數(shù)器電路使其計(jì)數(shù)值復(fù)位置為0。

3.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)形振蕩器的強(qiáng)PUF電路的工作方法，所述AES加密電路的密鑰采用128位長(zhǎng)度，其激勵(lì)-響應(yīng)對(duì)也為128位長(zhǎng)度。