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题目:环形振荡器型硅物理不可克隆函数的特性研究

关键词:硅物理不可克隆函数; 环形振荡器; 稳定性; 密码芯片

  摘要


硅物理不可克隆函数的概念一经提出,就成为了密码芯片设计领域的研究热点。硅物理不可克隆函数利用集成电路制造过程中的物理差异来产生激励响应对数据信息,这些信息可以应用于芯片认证识别和密钥产生。由于硅物理不可克隆函数本身具有的不可预知性和不可复制性等特殊性能,这使得它对于针对密码芯片的各种攻击技术具有极高的免疫性。伴随着大量的电路实现方式的创新,关于硅物理不可克隆函数的稳定性问题的研究也越来越多。由于硅物理不可克隆函数的输出会受到温度变化,电源电压变化和芯片老化等等因素的影响,从而影响认证识别和密钥产生的准确性,所以,设计出对于外界环境变化不敏感的硅物理不可克隆函数电路具有很强的现实意义。

本文以基于汲取电流式环形振荡器的硅物理不可克隆函数电路(基于汲取电流式RO-PUF)为研究对象。首先分析了外界环境因素对基于汲取电流式RO-PUF的稳定性的影响,然后提出了温度补偿和电源电压补偿的方法,这种方法通过抑制环形振荡器中的反相器单元延迟时间的外界环境依赖性,使得环形振荡器的振荡频率不随温度和电源电压变化,从而提高了基于汲取电流式RO-PUF的稳定性。在上述分析的基础上,我们设计了一个64bit数据输出的基于汲取电流式RO-PUF,仿真结果显示这种PUF电路结构有效地降低了误码率,具有很高的稳定性。