[發明專利]一種基于環形振蕩器的強PUF電路的工作方法

有效

• 申請號: 201810586232.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108768619B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡鵬;周昱;張榮;魏敬和
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務中心 32002
• 代理人: 張婉

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

每路環形振蕩器電路包括依次串聯的1個二輸入與非門和2*k+1個非門，二輸入與非門的其中一個輸入端接入脈沖信號，另一個輸入端與同路環形振蕩器電路中的第2*k個非門的輸出端相接，其中，k為大于0的自然數；

所述第一計數器電路和所述第二計數器電路的復位信號輸入端均接入復位信號；

所述數據選擇電路的選擇信號輸入端接入選擇信號；

所述第一計數器電路和所述第二計數器電路選用M位計數器，M的取值根據時鐘信號的頻率進行設置；

其特征在于，所述基于環形振蕩器的強PUF電路的工作方法包括以下步驟：

步驟1、N+1路環形振蕩器電路輸入端輸入脈沖信號，開始振蕩以產生N+1個不同頻率的時鐘信號；

步驟2、數據選擇電路輸入選擇信號，并將選擇信號所對應的相鄰兩路環形振蕩器電路的時鐘信號分別輸入至第一計數器電路和第二計數器電路；

步驟3、所述第一計數器電路和所述第二計數器電路分別對各自輸入的時鐘信號進行計數，并將得到的兩個計數值輸入數據比較器電路；

步驟4、所述數據比較器電路對所述第一計數器電路和所述第二計數器電路輸入的計數值進行比較，輸出比較結果；如果所述第一計數器電路輸入的計數值大于所述第二計數器輸入的計數值時，所述數據比較器電路輸出0，那么所述第一計數器電路輸入的計數值小于所述第二計數器電路輸入的計數值時，所述數據比較器電路輸出1；如果所述第一計數器電路輸入的計數值大于所述第二計數器電路輸入的計數值時，所述數據比較器電路輸出1，那么所述第一計數器電路輸入的計數值小于所述第二計數器電路輸入的計數值時，所述數據比較器電路輸出0；

步驟5、依次遍歷選擇信號，重復執行步驟2~步驟4，直至完成最后一組相鄰環形振蕩器電路所對應的比較結果的輸出；

步驟6、將輸出結果組成一組字符串，并從中選取連續的128比特，經過串并轉換電路將其轉換成并行128位長度的數據，作為密鑰輸入AES加密電路；

步驟7、所述AES加密電路針對任意一種128位的激勵，得到對應的128位響應，從而構成激勵-響應對；由于數據位寬足夠，能夠生成海量激勵-響應對。

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

當選擇信號發生改變時，復位信號輸入所述第一計數器電路和所述第二計數器電路使其計數值復位置為0。

3.如權利要求1所述的基于環形振蕩器的強PUF電路的工作方法，所述AES加密電路的密鑰采用128位長度，其激勵-響應對也為128位長度。