[发明专利]一种基于PUF的伪随机序列发生器

摘要

本发明提供一种基于PUF的伪随机序列发生器，包括：基于PUF的熵提取模块、实例化模块、重播种模块和伪随机序列发生模块。本发明首先通过PUF方式产生一个真随机数，作为熵输入，再根据需要产生的伪随机序列的特性选择不同的PUF实现方法产生伪随机序列。当序列的位数不能满足要求时，本发明会通过生成重播种变量V’和重播种常量C’继续进行迭代运算，直至生成的伪随机序列的位数达到要求。本发明所公开的基于PUF的伪随机序列发生器充分利用了PUF不可克隆的特性，通过提取真随机数作为种子，再利用哈希算法的不可逆性产生伪随机序列。相比现有的伪随机序列发生器，本发明产生的伪随机序列成本开销低，而随机性和安全性更有保证。

主权项

1.一种基于PUF的伪随机序列发生器，其特征在于，包括：基于PUF的熵提取模块、实例化模块、重播种模块和伪随机序列发生模块；其中，基于PUF的熵提取模块通过PUF方式产生熵输入信号；实例化模块同时接收输入的个性化数据、安全强度数据以及基于PUF的熵提取模块产生的熵输入信号，通过哈希算法生成变量V和常量C，并将生成的变量V和常量C发送至伪随机序列发生模块；伪随机序列发生模块同时接收位宽数据、实例化模块产生的变量V、常量C，接收后先根据位宽数据、实例化模块产生的变量V和常量C通过哈希算法生成伪随机序列，当变量V和常量C的寿命用尽时，伪随机序列发生模块向重播种模块发送重播种请求，重播种模块同时接收基于PUF的熵提取模块产生的熵输入信号以及实例化模块生成的变量V，通过哈希算法生成重播种变量V’和重播种常量C’，并将生成的重播种变量V’和重播种常量C’发送至伪随机序列发生模块，再用重播种变量V’和重播种常量C’代替变量V和常量C，由伪随机序列发生模块生成伪随机序列；当生成的伪随机序列的位数达到位宽数据的要求时输出伪随机序列和输出运行成功信号；其中，所述的实例化模块包括顺序连接的熵输入获取模块、材料数据获取模块、第一哈希函数模块、第二哈希函数模块；其中材料数据获取模块首先根据输入的个性化数据、安全强度数据得到本模块所需的最小长度、最大长度、最小熵输入参数，并发送至熵输入获取模块；熵输入获取模块根据接收到的自基于PUF的熵提取模块的熵输入信号以及来自材料数据获取模块的最小长度、最大长度、最小熵输入参数，生成合适大小的熵输入信号并发送至材料数据获取模块；材料数据获取模块接收熵输入获取模块发送的合适大小的熵输入信号后生成材料数据，并将材料数据发送至第一哈希函数模块；第一哈希函数模块接收材料数据并通过哈希算法生成固定长度数据作为变量V；第二哈希函数模块接收第一哈希函数模块生成的变量V并通过哈希算法生成常量C，当变量V和常量C都成功生成后则输出成功标志，并将变量V和常量C发送至伪随机序列发生模块。