[發(fā)明專利]三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路、控制方法及芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010094835.3
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111339576B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張吉良;張?jiān)淳?/a>;丁勇;張偉哲
• 申請（專利權(quán)）人: 鵬城實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號: G06F21/73
• 分類號: G06F21/73;G06F21/72
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 晏波

本發(fā)明涉及物理不可克隆電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路、控制方法及芯片。所述電路包括：激勵(lì)接收模塊接收激勵(lì)信號與激勵(lì)仲裁信號；仲裁器根據(jù)激勵(lì)仲裁信號獲取響應(yīng)仲裁信號；異或處理模塊對響應(yīng)仲裁信號和激勵(lì)信號進(jìn)行異或處理以獲取激勵(lì)異或信號；激勵(lì)接收模塊根據(jù)激勵(lì)異或信號切換三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路的工作模式；激勵(lì)處理模塊根據(jù)當(dāng)前工作模式和激勵(lì)異或信號獲取響應(yīng)異或信號；異或處理模塊對響應(yīng)異或信號和響應(yīng)仲裁信號進(jìn)行異或處理，獲取響應(yīng)信號并輸出。通過設(shè)置本電路實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器學(xué)習(xí)建模攻擊的抵抗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理不可克隆電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路、控制方法及芯片。

背景技術(shù)

物理不可克隆功能(Physically Unclonable Function，PUF)是一種很有前途的用于設(shè)備身份驗(yàn)證的輕量級硬件安全原語，得益于其低成本和高安全性。在過去的十年中，提出了許多PUF結(jié)構(gòu)，可以將其分為強(qiáng)PUF和弱PUF。弱PUF僅顯示少量的激勵(lì)響應(yīng)對(Challenge Response Pairs，CRP)，可用作常規(guī)加密系統(tǒng)設(shè)備的唯一密鑰。強(qiáng)PUF可以根據(jù)硬件設(shè)備固有的物理差異將大量挑戰(zhàn)(輸入)映射到響應(yīng)的響應(yīng)(輸出)。因此，強(qiáng)PUF適用于許多安全應(yīng)用，中的輕量級認(rèn)證，尤其是在計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源有限的系統(tǒng)中。但目前提出的幾種典型的PUF，例如仲裁器PUF，可配置的環(huán)形振蕩器(Ring Oscillator，RO)PUF，雙穩(wěn)態(tài)環(huán)(Bistability Ring，BR)PUF，易遭受機(jī)器學(xué)習(xí)建模攻擊。然而，機(jī)器學(xué)習(xí)攻擊通過收集少量的激勵(lì)-響應(yīng)對CRP來預(yù)測所有剩余激勵(lì)的響應(yīng)，可以很容易地為強(qiáng)PUF建立精確的數(shù)學(xué)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路、控制方法及芯片，旨在解決如何抵抗機(jī)器學(xué)習(xí)建模攻擊的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路，所述三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路包括：激勵(lì)接收模塊、仲裁器、激勵(lì)處理模塊及異或處理模塊；其中，

所述激勵(lì)接收模塊的第一輸入端用于接收服務(wù)器發(fā)送的激勵(lì)信號，所述激勵(lì)接收模塊的第二輸出端和所述仲裁器的輸入端連接，所述激勵(lì)接收模塊的第二輸入端用于接收激勵(lì)仲裁信號并輸出至所述仲裁器；

所述激勵(lì)處理模塊的輸入端和所述激勵(lì)接收模塊的第一輸出端連接，所述激勵(lì)處理模塊的輸出端和所述異或處理模塊的第一輸入端連接，所述異或處理模塊的第二輸入端和所述仲裁器的輸出端連接；

所述仲裁器，用于根據(jù)所述激勵(lì)仲裁信號獲取響應(yīng)仲裁信號；

所述異或處理模塊，用于對所述響應(yīng)仲裁信號和所述激勵(lì)信號進(jìn)行異或處理以獲取激勵(lì)異或信號，并將所述激勵(lì)異或信號輸出至所述激勵(lì)接收模塊；

所述激勵(lì)接收模塊，用于根據(jù)所述激勵(lì)異或信號切換所述三態(tài)物理不可克隆函數(shù)電路的工作模式，并將所述激勵(lì)異或信號輸出到所述激勵(lì)處理模塊；

所述激勵(lì)處理模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作模式和激勵(lì)異或信號獲取響應(yīng)異或信號并輸出至所述異或處理模塊；

所述異或處理模塊，用于對所述響應(yīng)異或信號和所述響應(yīng)仲裁信號進(jìn)行異或處理，獲取響應(yīng)信號并輸出。

優(yōu)選地，所述激勵(lì)接收模塊包括多個(gè)PUF單元，所述PUF單元連接構(gòu)成總鏈路，所述PUF單元包括反相器子單元和復(fù)用器子單元；所述反相器子單元的輸出端和所述復(fù)用器子單元的輸入端連接，所述復(fù)用器子單元的輸出端和所述反相器子單元的輸入端連接；

所述反相器子單元由并行的兩個(gè)反相器構(gòu)成，所述復(fù)用器子單元包括并行的奇數(shù)復(fù)用器和并行的偶數(shù)復(fù)用器，所述奇數(shù)復(fù)用器的輸入端和反相器的輸出端連接，所述奇數(shù)復(fù)用器的輸出端和所述偶數(shù)復(fù)用器的輸入端連接；所述反相器和連接的奇數(shù)復(fù)用器一一對應(yīng)；

多個(gè)所述PUF單元中并行的所述反相器和復(fù)用器構(gòu)成了所述總鏈路的第一子鏈路和第二子鏈路。