[發(fā)明專利]一種利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110278894.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN113092539A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪鵬君;李樂薇;張躍軍;張會(huì)紅;張曉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12;G06F21/73
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發(fā)明公開了一種利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF，包括外部激勵(lì)源、8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器、阻值采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，外部激勵(lì)源用于給8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器創(chuàng)造氣體環(huán)境，使8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器分別產(chǎn)生一個(gè)輸出阻值，阻值采集模塊用于采集8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值并傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊將8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器中每三個(gè)作為一個(gè)傳感器簇，并將C³₈個(gè)傳感器簇中每兩個(gè)作為一個(gè)比較組，然后按照隨機(jī)順序從C_²56個(gè)不同的比較組選擇一個(gè)比較組進(jìn)行阻值比較，生成了128位二進(jìn)制數(shù)據(jù)作為高穩(wěn)態(tài)PUF的128位輸出響應(yīng)輸出；優(yōu)點(diǎn)是成本較低，且安全性較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種，尤其是涉及一種利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF。

背景技術(shù)

近年來，氣敏傳感器技術(shù)的進(jìn)步促成物聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍的擴(kuò)展，IoT設(shè)備已與多種類型的氣敏傳感器集成在一起并廣泛應(yīng)用在暖通市場、交通運(yùn)輸和國防安全等領(lǐng)域。氣敏傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的入口之一，將數(shù)字世界和物理世界連接在一起。傳感技術(shù)以傳感器為核心，不僅是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，還是IoT系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)信息的必要方式和手段。如何保證IoT設(shè)備中從數(shù)據(jù)發(fā)生器到數(shù)據(jù)接收器的真正終端安全已成為研究的熱點(diǎn)。

目前提出的一些傳感器水平的認(rèn)證方法大多利用植入監(jiān)控設(shè)備的可信任計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)加密和認(rèn)證。比如用于安全傳感的TrustEYE.M4，它由一款圖像傳感器、一個(gè)專用的硬件安全模塊和一個(gè)ARMCortex-M4處理芯片組成。這樣的解決方案成本昂貴，而且用于加密和器件認(rèn)證的密鑰的安全保護(hù)和通信很容易受到侵入式或半侵入式的攻擊，安全性較低。

物理不可克隆函數(shù)(PUF)利用物理結(jié)構(gòu)的隨機(jī)固有屬性提供一種安全且低成本的解決方案。作為一種新的硬件安全原語，PUF利用相同設(shè)計(jì)在制造過程中的不可控的工藝隨機(jī)差異為設(shè)備生成具有唯一性的標(biāo)識(shí)符。鑒此，設(shè)計(jì)一種成本較低，且安全性較高的利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF來用于安全認(rèn)證，對于互聯(lián)網(wǎng)終端安全具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低，且安全性較高的利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種利用半導(dǎo)體氣敏傳感器的高穩(wěn)態(tài)PUF，包括外部激勵(lì)源、8個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器、阻值采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器分別與所述的阻值采集模塊連接，所述的阻值采集模塊與所述的數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述的外部激勵(lì)源用于給8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器創(chuàng)造氣體環(huán)境，使8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器分別產(chǎn)生一個(gè)輸出阻值，所述的阻值采集模塊用于采集8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值并傳輸給所述的數(shù)據(jù)處理模塊，所述的數(shù)據(jù)處理模塊將8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器中每三個(gè)作為一個(gè)傳感器簇，得到個(gè)不同的傳感器簇，當(dāng)所述的數(shù)據(jù)處理模塊采接收到所述的阻值采集模塊輸出的8個(gè)所述的半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值時(shí)，所述的數(shù)據(jù)處理模塊將個(gè)傳感器簇中每兩個(gè)作為一個(gè)比較組，得到個(gè)不同的比較組，然后按照隨機(jī)順序從個(gè)不同的比較組選擇一個(gè)比較組，將該比較組中一個(gè)傳感器簇作為left簇，另一個(gè)傳感器簇作為right簇，比較left簇中三個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值之和與right簇中三個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值之和，如果left簇中三個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值之和大于right簇中三個(gè)半導(dǎo)體氣敏傳感器的輸出阻值之和，則生成比較結(jié)果1，否則生成比較結(jié)果0，當(dāng)完成C2₅₆個(gè)不同的比較組的比較后，生成了128個(gè)比較結(jié)果，將128個(gè)比較結(jié)果按照生成先后順序依次排列形成128位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)處理模塊將該128位二進(jìn)制數(shù)據(jù)作為所述的高穩(wěn)態(tài)PUF的128位輸出響應(yīng)輸出。