[发明专利]基于物理不可克隆函数的错位混淆测量方法及装置

说明书

本发明的一种基于物理不可克隆函数的错位混淆测量方法及装置，方法的步骤包括：步骤S1：认证者向被认证者发送1个种子激励C₁，单步作差法的下限阈值Sthld_low，双步作差法的上限阈值Dthld_up与下限阈值Dthld_low，以及要求返回的响应的有效位数n；步骤S2：被认证者利用所持有PUF中的激励生成器以C₁为种子，自动生成后续的激励C₂,C₃,......，并为该PUF配置Sthld_low、Dthld_up、Dthld_low，该PUF默认采用双步作差法产生响应；步骤S3：根据生成响应的有效标志位决定是否丢弃当前测试所得到的响应，同时决定下一个激励的响应的测量方法；步骤S4：当产生完n位有效响应之后，被认证者将所生成的n位响应返回给认证者。该装置基于上述方法实现。本发明具有原理简单、实现性好、操作简便、安全性高等优点。

技术领域

本发明主要涉及到芯片的识别与认证技术领域，特指一种基于延时可配置振荡器的物理不可克隆函数的错位混淆测量方法及装置。

背景技术

为了防止芯片被克隆、IP被窃取、处理的数据被截获，设计者大都需要对每一块芯片赋予一个或多个秘钥作为“安全根”。传统的方法一般都将这些秘钥存储在芯片的非易失存储器中。但随着逆向工程、硬件攻击技术的发展，攻击者可以通过聚焦离子束、扫描电子显微镜等手段破获每一块芯片的秘钥，进而使基于该秘钥的所有安全机制形同虚设。而物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)利用芯片在生产制造过程中不可避免的存在工艺偏差这一特点，将每一块芯片所独有的工艺偏差中提取出来，作为识别、认证其身份的“指纹”，具有不可预测、不可克隆、开销小等优势。因此，PUF一经提出便广受关注。

图1中为基于延时可配置振荡器的物理不可克隆函数结构；图3中为LFSR的两种实现方式；图4中为对输入数据流混淆加密的LFSR结构图；图5为Needleman-Wunsch算法示意图；图6为传统激励施加示意图。在图1中，N/2个振荡器的输出信号与数据选择器1的数据输入端相连，另外N/2个振荡器的输出信号与数据选择器2的数据输入端相连。将两个数据选择器的数据输出端口分别与两个计数器的时钟端口进行连接，将两个计数器的数据输出端口与“比较器”的数据输入端口进行连接。虽然N个环形振荡器的结构完全相同，但是在实际生产过程中，由于每个环形振荡器中的L个延时控制单元的延时不可避免地与期望值存在偏差。因此，每个环形振荡器的振荡周期并不完全相同。通过配置两个数据选择器的选择信号(称作激励(challenge，C))，分别从N/2个振荡输出信号中选出一个振荡信号驱动其后续的计数器进行计数操作。令振荡使能信号为“1”，所有振荡器开始振荡。一定时间(后称振荡测量时间t)后，计数器中的计数值分别反映了被选中的两个振荡器在此期间内的振荡次数。利用“比较器”对两个计数值进行一定的算术运算，得到最终的结果，称作响应(response，R)。

上述的“比较器”可以采用单步作差法，也即直接将当前激励C下得到的两个计数值相减(ΔCount(C)＝count1(C)-count2(C))，若ΔCount(C)＞₀，则响应R＝₁；若ΔCount(C)≤₀，则响应R＝₀。也可以采用双步作差法，也即计算在延时控制激励从C₁变化到C₂之后，两个计数值增量之间的差异：

(countl(C₁)-count1(C₂))-(count2(C₁)-count2(C₂))

＝(countl(C₁)-count2(C₁))-(countl(C₂)-count2(C₂))