乔彦淇,唐 明,2,刘树波

1.武汉大学 国家网络安全学院 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室,武汉 430072

2.密码科学技术国家重点实验室,北京 100878

3.武汉大学 计算机学院,武汉 430072

1 引言

随着物联网和嵌入式技术的发展,越来越多的硬件设备安全问题受到研究人员的广泛关注.普遍的硬件设备由集成电路构成,易受到侵入、伪造、复制等安全威胁.现代密码学中普遍使用单向函数用作签名或是信息摘要,但是有些函数使用了未被证明的猜测,有些则存在已知的缺陷.PUF(physical unclonable functions)技术利用电路在生产过程中随机工艺差异特性[1],给定任意一个输入激励,PUF会输出一个唯一、确定且不可预测的响应结果.2002年,Pappu等[2]首次提出了物理单向函数的概念.此后,Bulens等[3]提出了纸介质PUF,Hammouri等[4]提出了CD PUF的实现方法.这三种PUF类型均为非电子PUF类型.随着研究工作深入,出现了电子PUF类型,电子PUF分为模拟电路PUF和数字电路PUF.模拟电路PUF的代表性设计是Tuyls等[5]提出的涂层PUF.随着FPGA中的安全问题愈发地受到人们的重视,PUF在数字电路[6]上的实现也得到了越来越多的关注.因此,FPGA上的相关应用需要加密以及认证功能,由于PUF在FPGA上的实现不会额外增加大量资源开销,PUF在FPGA上的实现受到人们极大的关注.此外PUF技术还广泛应用于包括密钥生成[6]、IP保护[7]以及权限认证与管理[8,9]等方面.

1.1 基于时延的PUF类型

在芯片制造过程中,晶片晶圆体上的芯片时延由于掩模的不同而不同.此外,由于工艺温度和压力的差异等因素,晶圆上……