[发明专利]随机数密钥产生装置及随机数密钥产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及加密技术领域，特别是涉及一种随机数密钥产生装置及随机数密钥产生方法。

背景技术

物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)是通过提取物体的物理特性来对唯一的输入提供唯一的输出。物理不可克隆函数由芯片物理特性所决定，具有稳定唯一的、随用随取且不需要初始化、难以预测但容易测量、具有不可克隆性和篡改证据等特点。以物理不可克隆函数为基础，设计物理不可克隆函数装置即可提供安全、稳定和低成本的密钥。

目前，在基于仲裁器的物理不可克隆函数的方案中。一个信号在同时通过一个双输入双输出的选择开关时，受制造工艺差异的影响，产生传输延迟竞争，这种延迟通过多个开关组成的链路后进入仲裁器，通过仲裁器判断最后一个开关的两个输出端哪个信号先到达仲裁器来输出“0”或“1”。在实现过程中，开关使用的是锁存器或者触发器。采用锁存器时，输出0的概率较大，从而导致整个装置的输出不对称。

综上所述，现有的物理不可克隆函数输出不均衡。

发明内容

基于此，有必要针对输出不均衡的问题，提供一种随机数密钥产生装置和随机数密钥产生方法。

一种随机数密钥产生装置，包括：

脉冲信号产生模块和物理不可克隆函数结构，所述物理不可克隆函数结构包括延时模块，比较模块，编码模块和译码模块；

所述脉冲信号产生模块，延时模块，比较模块，编码模块和译码模块依次连接，所述脉冲信号产生模块、延时模块和译码模块接入密钥种子信号；

所述脉冲信号产生模块响应所述密钥种子信号输出激励信号；

所述延时模块根据所述密钥种子信号对所述激励信号按不同路径延迟后，输出第一延迟信号和第二延迟信号至所述比较模块；

所述比较模块对根据所述第一延迟信号和第二延迟信号的到达顺序输出多个比较值至所述编码模块；

所述编码模块对所述多个比较值进行编码后输出一位编码值至所述译码模块；

所述译码模块根据所述编码值和所述密钥种子信号输出随机数密钥。

一种随机数密钥产生方法，包括以下步骤：

将激励信号按不同路径延时后输出第一延迟信号和第二延迟信号；

对所述第一延迟信号和第二延迟信号的输出顺序进行比较，获取多个比较值；

对所述多个比较值进行编码后输出一位编码值；

根据所述编码值和所述密钥种子信号输出随机数密钥。

上述随机数密钥产生装置和随机数密钥产生方法，通过对激励信号进行不同路径的时延，根据不同路径信号的到达顺序输出多个比较值，对所述多个比较值进行编码，把不稳定状态转化为稳定状态输出，并根据得到的编码值和所述密钥种子信号输出随机数密钥，能够增进密钥输出的均衡性。

附图说明

图1为一个实施例的随机数密钥产生装置的结构示意图；

图2为一个实施例的M位随机数种子输入、Z位随机数密钥输出的物理不可克隆函数结构示意图；

图3为一个实施例的基于SR锁存器实现的比较模块的结构示意图；

图4为一个实施例的基于四个D触发器实现的比较模块的结构示意图；

图5为一个实施例的随机数密钥产生方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提供一种随机数密钥产生装置，可包括：

脉冲信号产生模块和物理不可克隆函数结构，所述物理不可克隆函数结构包括延时模块，比较模块，编码模块和译码模块；

所述脉冲信号产生模块，延时模块，比较模块，编码模块和译码模块依次连接，所述脉冲信号产生模块、延时模块和译码模块接入密钥种子信号；

所述脉冲信号产生模块响应所述密钥种子信号输出激励信号；

所述延时模块根据所述密钥种子信号对所述激励信号按不同路径延迟后，输出第一延迟信号和第二延迟信号至所述比较模块；

所述比较模块对根据所述第一延迟信号和第二延迟信号的到达顺序输出多个比较值至所述编码模块；

所述编码模块对所述多个比较值进行编码后输出一位编码值至所述译码模块；

所述译码模块根据所述编码值和所述密钥种子信号输出随机数密钥。

脉冲信号产生模块的输入端为密钥种子信号，输出端为激励信号。当密钥种子信号输入改变时，该模块产生一个激励信号，并输出至延时模块。