【摘 要】
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随着信息技术的飞速发展,作为信息安全的一个重要分支的硬件安全和可信性问题越来越受到人们的重视。传统的基于密码学的方式大都通过数据加密算法、公钥加密算法、高级加密
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随着信息技术的飞速发展,作为信息安全的一个重要分支的硬件安全和可信性问题越来越受到人们的重视。传统的基于密码学的方式大都通过数据加密算法、公钥加密算法、高级加密标准等算法来实现加密,虽然算法本身的安全性很高,但是破译的代价很高,如果攻击者窃取到关键密钥,那么整个安全机制便岌岌可危。和传统的加密方法不同的是,物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)并不是把关键信息存储在非易失性存储器,而是从物理材料的复杂固有特性里提取标志。所以,PUF产生的密钥有着低成本、易挥发、不可预测且结构简单等优势,也因此是在相关安全应用上是极好的方法,比如芯片加密、密钥存储、认证、FPGA知识产权保护和ID生成。物理不可克隆函数为芯片的物理安全提供了一种全新且可行的方法,它主要利用芯片在制造过程中不可避免的工艺偏差来输出密钥。然而,PUF的可靠性很容易受到环境变量(温度、电压或者器件老化)的严重威胁,导致响应不可靠问题,即PUF响应一直在变化。为了提高PUF可靠性,本文提出一种PUF映射单元的稳定性测试方案,该方案选择多种复杂度和多频率的环形振荡器作为周围逻辑电路,对所设计的原型PUF电路进行干扰,通过识别和筛选掉不稳定的片(PUF所映射的高度不稳定的单元),进而有效地提高了PUF可靠性。实验结果表明,不同复杂度和不同频率的周围逻辑电路可以识别出不同的不可靠单元,且识别的不可靠单元的数量和周围逻辑的复杂度成正比。另外,同最新发表的PUF文献相比,该PUF电路具有很好的统计随机性,资源消耗低,且在不同温度(0℃-120℃)和电压(0.85V-1.2V)下唯一性和可靠性分别高达49.78%和98.00%,使其更好的应用于相关安全领域。
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