[發明專利]一種高安全性可配置RO-PUF電路結構

有效

• 申請號: 201911105433.2
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN111027102B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 楊軍;李克麗;李娟;田粉仙;孫欣欣;梁穎;王圣凱;李俊;孟圓
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06F21/72
• 分類號: G06F21/72;H03K19/20;H04L9/32;H04L9/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 胡川

本發明公開了一種高安全性可配置RO?PUF電路結構，包括：第一哈希處理模塊用于利用輕量級SPONGENT哈希算法對輸入的預設個性參數和原始激勵信號進行處理得到隨機激勵信號；可配置RO?PUF電路用于接收隨機激勵信號，并產生激勵響應信號；糾錯處理模塊用于接收激勵響應信號，采用重復碼作為內部編碼對激勵響應信號進行糾錯處理后，再采用BCH碼作為外部編碼對激勵響應信號糾錯處理得到糾錯后的激勵響應信號；第二哈希處理模塊用于利用輕量級SPONGENT哈希算法對糾錯后的激勵響應信號進行處理得到最終激勵信號。本發明能夠使激勵與響應之間的映射方式更加復雜，防止攻擊者通過獲取CRPs建立攻擊模型。

技術領域

本發明涉及安全加密技術領域，特別是涉及一種高安全性可配置RO-PUF電路結構。

背景技術

胡鵬在《基于環形振蕩器的物理不可克隆函數的設計與驗證》一文中公開了一種通過對相鄰RO的振蕩頻率計數后相互比較得到響應輸出來提高RO-PUF可靠性和唯一性的方法，該方法首先利用1個與非門和8個非門輸出端與輸入端首尾相連對RO結構進行改進，然后通過對相鄰RO的振蕩頻率計數后相互比較得到1024比特長度的響應輸出，經過多次測試，得到衡量RO-PUF可靠性和唯一性的片內和片間漢明距離。該方法設計原理簡單，易于實現，但該方法設計的RO-PUF結構可配置路徑簡單以及未引入加密算法，使得激勵與響應之間的映射方式不夠復雜，導致其可靠性和唯一性不夠高，不適用于具有較高信息安全要求的領域。

如圖1所示，現有技術的基本RO-PUF電路主要由環形振蕩器RO、多路選擇器12、計數器13和比較器14等構成，多路選擇器12接收N條振蕩電路中兩條環形振蕩器RO的輸出信號和系統外部輸入的激勵信號，兩個計數器13分別對兩個環形振蕩器11在同一時間段內的振蕩頻率進行計數，最后通過比較器14輸出振蕩頻率結果，結果為邏輯1或者0。由N個環形振蕩器RO構成的RO-PUF理論上能產生N(N-1)/2個激勵-響應對(CRPs)，CRPs之間存在著數據的傳遞性規律，即環形振蕩器RO₁的振蕩頻率環形振蕩器RO₂的振蕩頻率、環形振蕩器RO₂的振蕩頻率環形振蕩器RO₃的振蕩頻率時，則有環形振蕩器RO₁的振蕩頻率環形振蕩器RO₃的振蕩頻率。可以看出，CRPs之間的數據關聯性會影響環形振蕩器RO最終輸出的振蕩頻率，為了避免數據關聯性的影響，傳統RO-PUF需要在每個環形振蕩器RO上采用不同的比較策略才能產生獨立的CRPs，但這種方法會造成額外的設計和測試工作，同時也增加了硬件資源消耗。

現有技術采用一種傳統可配置RO-PUF電路來改善上述問題，如圖2所示，傳統可配置RO-PUF電路包括與門21、非門22和多路選擇器23，其通過改變輸入的激勵信號，得到特定的振蕩頻率，使輸出的頻率信號具有較高的安全性。但該傳統電路的環形振蕩器RO的結構簡單，產生的CRPs數量不夠多，用其設計的電路可靠性和唯一性不高，并且輸入的激勵信號沒有經過隨機化處理，產生的激勵不具有隨機性，攻擊者可以通過獲取CRPs建立攻擊模型。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種基于深度學習的寄生蟲檢測系統及方法，能夠使激勵與響應之間的映射方式更加復雜，防止攻擊者通過獲取CRPs建立攻擊模型。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種高安全性可配置RO-PUF電路結構，包括可配置RO-PUF電路、第一哈希處理模塊、糾錯處理模塊和第二哈希處理模塊；所述第一哈希處理模塊用于利用輕量級SPONGENT哈希算法對輸入的預設個性參數和原始激勵信號進行處理得到隨機激勵信號；所述可配置RO-PUF電路用于接收所述隨機激勵信號，并產生激勵響應信號；所述糾錯處理模塊用于接收所述激勵響應信號，采用重復碼作為內部編碼對所述激勵響應信號進行糾錯處理后，再采用BCH碼作為外部編碼對所述激勵響應信號糾錯處理得到糾錯后的激勵響應信號；所述第二哈希處理模塊用于接收所述糾錯后的激勵響應信號，并利用輕量級SPONGENT哈希算法對糾錯后的激勵響應信號進行處理得到最終激勵信號。