[发明专利]基于SOT效应的物理不可克隆函数生成方法及系统

说明书

本发明属于自旋信息安全领域。针对现有物理不可克隆函数器件的制作工艺复杂、存在较大安全隐患的技术问题，提供了一种基于SOT效应的物理不可克隆函数生成方法及系统。首先，采用经过光刻、刻蚀等工艺制作的同一批器件构建Hall Bar阵列，对Hall Bar阵列的所有器件进行初始化，并施加相同的写电流；其次，根据给定的地址从所述阵列中任意选择N个器件，获取所述N个器件的反常霍尔电阻；最后，将所述N个器件的反常霍尔电阻进行两两比较，根据比较结果生成响应。本发明通过简单的光刻、刻蚀等工艺制作，得到不同的反常霍尔电阻分布，制备工艺简单且安全性能较高；而且，这样的随机性还可通过改变初始化电流和写电流进行重构，进一步提高了安全性能。

技术领域

本发明属于自旋信息安全领域，更具体的，涉及一种基于自旋轨道力矩(SpinOrbit Torque，SOT)效应的物理不可克隆函数生成方法及系统。

背景技术

信息安全在信息技术高速发展的时代显得越发重要，因为技术的提升不仅给使用者带来了一定的便捷性，同时攻击技术手段的发展也给用户信息安全带来了一系列挑战。传统的加密方式容易受到各种攻击手段的破解，使得用户的个人信息和隐私得不到很好的保护，所以人们发明了一种安全性能更高的物理不可克隆函数(Physical UnclonableFunction，PUF)。物理不可克隆函数利用的是物理实体自身的内在结构的差异性来构造安全原语，对于一个特定的物理不可克隆函数，给定一个激励会输出一个不可预测的响应，激励响应一一对应，称为激励响应对(CRP)。可重构是指在激励响应对用完或者遭受到攻击时可以进行刷新以降低安全隐患。在实际环境下，即使通过相同的生产方式或工艺条件也不可能得到两个完全相同的器件，类似于人类的指纹和虹膜，所以物理不可克隆函数器件唯一存在且不可克隆。由于出色的安全性能，物理不可克隆函数在产权保护、密钥生成以及系统认证等方面都有着很好的应用，并且在信息安全等其他领域也有着很好的应用前景。

物理不可克隆函数最早由Pappu等提出，是一种光学物理不可克隆函数，但复杂的制作过程与严格的使用条件限制了光学物理不可克隆函数的实际应用。随着技术的发展，硅基物理不可克隆函数被提出，基于线路信号延迟的硅基物理不可克隆函数构造简单，但容易被建模攻击，所以需要提出一种构造简单且能抵抗各种攻击的新型物理不可克隆函数器件。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于自旋轨道力矩效应的可重构物理不可克隆函数方法和系统，旨在解决现有的物理不可克隆函数器件的制作工艺复杂、存在较大安全隐患的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于SOT效应的物理不可克隆函数生成方法，包括以下步骤：

(1)对Hall Bar阵列的所有器件进行初始化，并施加相同的写电流；

(2)根据给定的地址从所述阵列中任意选择N个器件，获取所述N个器件的反常霍尔电阻；

(3)将所述N个器件的反常霍尔电阻进行两两比较，根据比较结果生成响应。

进一步地，所述Hall Bar阵列采用经过光刻、刻蚀等工艺制作的同一批器件构建。

进一步地，所述步骤(1)包括：对所有的器件施加一个初始化电流，并在电流方向上施加一个恒定的平面磁场，初始化完成后，对所有器件施加一个相同的写电流，使所有器件都处于一个稳定的中间态。

进一步地，所述步骤(2)包括：根据给定行和列的地址从所述阵列中任意选择N个器件，对选定器件的所在行通入读电流，并读取反常霍尔电压，进而获取所述N个器件的反常霍尔电阻值。

进一步地，该方法还包括：改变初始化电流和写电流的大小，使所有器件的初始态处于与所述步骤(1)不同的阻态。

本发明还提供了一种基于SOT效应的物理不可克隆函数生成系统，包括：