[发明专利]一种用于PUF的快速软判决取值生成方法

说明书

本发明公开了一种用于PUF的快速软判决取值生成方法，并给出了采用该方法的一个用于PUF的快速软判决取值生成方法的实现实例。用于PUF的快速软判决取值生成方法如下：只需要在注册阶段对每个挑战进行若干次PUF特征结果的提取，通过将PUF特征结果均值和响应判断阈值进行比较，就能够计算得到每个比特位对应的软判决值。在电路噪声相对工艺偏差较小的情况下，甚至只需要一次PUF特征结果提取就能得到软判决值。从而能够在保证应用阶段纠错失败概率足够小的前提下，大幅减少注册阶段响应和辅助数据的采集生成时间。

技术领域

本发明涉及芯片安全，特别是需要验证芯片真伪和保护存储器数据的物理不可克隆函数。

背景技术

物理不可克隆函数(PUF)被称之为“芯片指纹”技术。通过提取芯片在制造过程中所产生的差异，就能够生成芯片独特的“指纹”信息。这些“指纹”信息可以用来验证芯片的真伪、保护存储器中的数据，在芯片的安全和防伪领域有着巨大的应用前景。

无论是身份认证应用或者密钥生成应用，都需要物理不可克隆函数生成稳定不变的响应来支持这些应用。但是物理不可克隆函数的响应并不稳定，即对于同一个物理不可克隆函数，多次输入同样的挑战，输出的响应存在偏差。因此在PUF的整体架构设计中，除了需要设计出高稳定性的物理不可克隆函数，另一个很重要的问题就是如何快速有效的对不稳定的比特位进行纠错。

基于PUF的各种应用基本都包括两个阶段：注册阶段和应用阶段。注册阶段即为芯片生产测试阶段，在该阶段生成PUF响应，通过纠错生成算法计算辅助数据，并将辅助数据记录下来。在应用阶段，期望能够得到和注册阶段完全相同的响应，而生成的PUF响应很大概率上存在偏差，因此通过纠错重构算法和辅助数据恢复注册阶段的响应。

PUF的纠错方法包括硬判决纠错方法和软判决纠错方法。硬判决纠错方法只需要在注册阶段对每个挑战进行一次PUF响应结果的生成，因此注册阶段的数据采集生成时间十分短，但是这种方法的缺点是应用阶段的纠错重构算法失败概率较大。软判决纠错方法需要在注册阶段对每个挑战进行多次PUF响应结果的生成来得到每个比特位的软判决值，软判决值表明每个比特位的稳定情况。在应用阶段软判决值和由纠错生成算法计算得到的辅助数据被一起输入到纠错重构算法中。与硬判决算法相比，软判决算法的输入包含了额外的比特位稳定信息，从而能够降低纠错重构算法的纠错失败概率。然而由于需要进行上百次PUF响应结果的生成，才能够统计得到一个比特位的稳定信息，软判决纠错方法在注册阶段的数据采集生成时间非常长。

本专利中提出的快速软判决取值生成方法，改进了原始的软判决纠错方法中的软判决取值生成方法，针对强PUF的特征结果呈正态分布的情况，只需要在注册阶段对每个挑战进行若干次PUF特征结果的提取，根据PUF特征结果均值和响应判断阈值的差值，就能够判断得到每个比特位的稳定情况，从而得到相应的软判决值。在电路噪声相对工艺偏差较小的情况下，甚至只需要一次PUF特征结果提取就能得到软判决值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于PUF的快速软判决取值生成方法，只需要在注册阶段对每个挑战进行若干次PUF特征结果的提取，通过将PUF特征结果均值和响应判断阈值进行比较，就能够计算得到每个比特位对应的软判决值。在电路噪声相对工艺偏差较小的情况下，甚至只需要一次PUF特征结果提取就能得到软判决值。从而能够在保证应用阶段纠错失败概率足够小的前提下，大幅减少注册阶段响应和辅助数据的采集生成时间。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于PUF的快速软判决取值生成方法，并给出了采用该方法的一个用于PUF的快速软判决取值生成方法的实现实例。本发明用于PUF的快速软判决取值生成方法如下：