[發明專利]基于多PUF的MEDA生物芯片硬件版權保護方法

有效

• 申請號: 202110641008.6
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113312589B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 郭文忠;連思璜;董晨;陳震亦;劉靈清;柳煌達
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F21/10
• 分類號: G06F21/10;G06F21/71
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學俊

本發明涉及一種基于多PUF的MEDA生物芯片硬件版權保護方法，包括以下步驟：步驟S1:服務方在MEDA生物芯片上生成多PUF的激勵響應對，組成一個激勵響應對數據庫，由服務方存儲；步驟S2:用戶使用MEDA生物芯片之前向所述服務方發出獲取驅動序列的請求，服務方返回激勵至所述芯片；步驟S3:MEDA生物芯片執行激勵得到響應數據，并對響應數據進行混淆計算后反饋至服務方；步驟S4:服務方根據返回響應判斷發出反饋的芯片版權是否合法；根據芯片的正版與否服務方返回片上開銷不同的所述生化協議的驅動序列，并授予正版芯片后期免于重復驗證的許可。本發明能夠有效提高MEDA生物芯片的硬件版權保護可靠性。

技術領域

本發明涉及MEDA生物芯片版權保護領域，具體涉及一種基于多PUF的MEDA生物芯片硬件版權保護方法。

背景技術

數字微流控生物芯片(DMFBs)作為一個“片上實驗室”系統，受到了國內外學者的廣泛關注。作為一項有前景的技術，DMFBs具有改善生化實驗和醫療保健過程的潛力。因為DMFBs的操作對象為微流體，且全程人工干預程度低，相對于傳統的生化實驗操作，在DMFBs上執行的生化和醫療實驗能夠縮短執行時間，減少樣本開銷以及提高實驗精度和速度，減少人為造成的誤差。正因如此，DMFBs能夠被用于新生兒疾病診斷、免疫測定、環境污染檢測等樣本珍貴、精度要求高以及需要快速響應的實驗中。

基于微電極點陣列(micro-electrode-dot-array,MEDA)結構的DMFBs(下稱MEDA生物芯片)作為新一代DMFBs被范士岡教授的研究團隊提出。MEDA生物芯片是基于微電極海洋的概念，其片上單個電極尺寸比傳統DMFBs單個電極小20倍以上，單個芯片上的電極數量比傳統DMFBs多10-30倍，而且芯片上單個電極集成了更多傳感器實現實時檢測。因此MEDA生物芯片能夠實現更細粒度的操作以及實時錯誤恢復。

物理不可克隆函數(PUF)是一種很有前景的輕量級硬件安全原語，其利用芯片中固有的且難以克隆的制造差異，實現激勵信號和響應信號唯一對應的功能，即“硬件指紋”。從理論上講，沒有兩個相同的PUF設計的輸出是完全相同的。因此，由于其具有良好的唯一性和不可預測性，且不需要額外的存儲單元，PUF在信息安全領域具有天然的優勢。

當前，由于經濟全球化的發展和生物芯片應用的廣泛，由版權所有者完成從設計到制造的所有步驟的生產方式已經無法滿足生物芯片發展的需求。和其他現代化產業一樣，引入將設計過程和制造過程分離的水平供應鏈是生物芯片的必經之路。然而，除了版權所有者外，水平供應鏈上的其他參與者都屬于不可信角色。因為能夠接觸到芯片的設計圖紙或者實體，這些參與者都存在竊取芯片版權的可能性。一旦盜版行為猖獗，除了設計企業會遭受巨大的財政打擊，還會導致市場上的生物芯片質量良莠不齊，引發人們的信任問題，影響生物芯片的研發進程。PUF技術作為信息安全的中流砥柱，已經被成功應用于集成電路領域，并取得了優異的成果。因此，將PUF技術原理與MEDA生物芯片相版權保護結合是當下值得研究的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于多PUF的MEDA生物芯片硬件版權保護方法，有效提高對MEDA生物芯片的硬件版權保護可靠性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于多PUF的MEDA生物芯片硬件版權保護方法，包括以下步驟：

步驟S1:服務方在MEDA生物芯片上生成多PUF的激勵響應對，組成一個激勵響應對數據庫，由服務方存儲；

步驟S2:用戶使用MEDA生物芯片之前向所述服務方發出獲取驅動序列的請求，服務方返回激勵至所述芯片；

步驟S3:MEDA生物芯片執行激勵得到響應數據，并對響應數據進行混淆計算后反饋至服務方；