[发明专利]具有物理不可克隆函数的身份识别卡

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)的身份识别卡。

背景技术

如今，各式各样的应用——从银行业务处理到电子护照的访问控制——都是基于身份识别卡(即智能卡)来实现的。这些卡上可以通过配置加密模块，来为系统及用户提供高级别的安全保护。然而，智能卡及加密IC卡的设计师和制造商们仍在为进一步提高其卡体的安全性而不断努力。

为进一步提高身份识别卡的安全性，可使用物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function)。物理不可克隆函数包含于物理实体中，易于评估，但难以预测。此外，此类函数即使在其确切的制造过程为已知和可用的情况下仍难以复制再现。因此，基于物理不可克隆函数的安全架构能保证设备独有的加密密钥的内在不可复制性、抗物理干扰能力及安全生成。众所周知的裸硅物理不可克隆函数旨在确保其电路本身的安全性，但无法为嵌入该电路的卡体提供抗干扰能力。

物理不可克隆函数的质询-应答行为由制造工艺偏差形成的亚微米级物理特性所决定，即使是原制造商也无法复制此类工艺偏差。物理不可克隆函数能够根据物理特性，而非保险丝等二进制存储机构，生成设备独有的秘密内容。正如Lim Daihyun、Lee Jae W.、Gassend Blaise、Suh G.Edward、van Dijk Marten和Devadas Srinivas于2005年发表在IEEE基于超大规模集成电路(VLSI)系统议事录13卷10号1200-1205页上的《集成电路中加密密钥的获取》中所述，在过去的十年中，已提出且实现了数种物理不可克隆函数设计。相关内容可进一步参考Thomas Esbach、Walter Fumy、Olga Kulikovska、Dominik Merli、Dieter Schuster和Frederic Stumpf所著且即将发表于《安全电子商务流程-2012欧洲信息安全解决方案会议集锦》中的《一种用于智能卡的采用物理不可克隆函数的新型安全架构》。

物理不可克隆函数通常以硅结构为基础且利用电路系统中远低于制造工艺公差中的微小偏差来实现。这些不可复制的偏差使得电路系统具有唯一性，因而通常被称为“芯片指纹”。然而，虽然获得广泛研究，但物理不可克隆函数的应用仍十分少见，且在高端安全架构应用中很少考虑使用物理不可克隆函数。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在身份识别卡中高效应用物理不可克隆函数的概念。

所述目的可由本发明的独立权利要求实现，其他实施例见于各从属权利要求的标的物，说明书以及附图。

本发明基于如下发现：所述目的可通过在透明卡体的不同层次设置不同光作用层来实现。

所述光作用层可由分别包括由形成光栅的金属条组成的图案(如周期性图案)的金属层形成。多个上下设置的此类光作用层可以独特的方式衍射、和/或折射、和/或反射入射光，从而形成可标识所述身份识别卡的独有指纹。这些光作用层在身份识别卡的制造过程中十分易于实现。例如，可将所述光作用层嵌入塑料(如聚合物卡体)中，或将该光作用层设置于所述身份识别卡的各透明叠层之间。

所述物理不可克隆函数的一个优势在于其能包括卡体内非随机分布的良好定义宏观结构，从而简化制造过程，并使得光作用在测量系统灵敏度意义上获得优化。同时，所述微观制造工艺的最小公差可实现每个制出结构及其相应光响应特性的独特性，从而使得该独特性成为物理不可克隆函数的固有属性。

根据第一方面，本发明涉及一种身份识别卡，包括：卡体以及设置于该卡体内的物理不可克隆函数。其中，所述物理不可克隆函数包括第一光作用层以及第二光作用层。

所述物理不可克隆函数用于提供所述身份识别卡的光学指纹或密钥，因此其相应材料结构可具有至少部分不同于所述卡体的光学特性。例如，其相对于白光、紫外光或红外光的透光率低于所述卡体的透光率。所述卡体可为透光卡体且由一个或多个塑料层(如聚合物层)，尤其塑料叠层组成。

所述第一光作用层和第二光作用层可分别具有平坦表面。

所述各光作用层的光作用可以为相对于所述卡体的透光率下降，或相对于所述卡体的反射率、折射率或衍射率的增加或降低等变化。所述光作用包括散射、衍射、折射、反射、和/或透射率的降低。