宋斌威，王耀

面向FPGA知识产权保护的低开销按次付费授权方案

宋斌威，王耀*

（郑州大学 电气与信息工程学院，郑州 450001）（ ∗ 通信作者电子邮箱 ieyaowang@zzu.edu.cn）

知识产权（IP）核按使用次数授权付费可以使系统设计者根据实际情况以较低的价格购买IP，已成为一种主要的IP授权方式。针对IP核按次付费的应用需求，提出一种应用于现场可编程门阵列（FPGA） IP的基于可重构有限状态机（RFSM）和物理不可克隆函数（PUF）的新型按次付费IP授权方案RFSM-PUF。针对在实际应用中不同厂家的IP保护方案协议无法通用的问题，提出一种适配所提方案的IP保护认证协议确保IP认证的保密性与灵活性。首先，在IP的原始有限状态机（OFSM）中嵌入一个RFSM，使得只有IP核设计者能够正确解锁IP；其次，将激励输入PUF电路中产生响应；最后，将license和PUF响应组成的密钥共同输入RFSM中来解锁IP。安全性分析结果表明，所提方案满足各项安全指标。在LGSyth91基准电路上的测试实验结果表明，在满足各项安全条件的前提下，所提方案在每个IP核中相较于基于PUF的按次付费授权方案平均查找表（LUT）数减少了1 377，显著降低了硬件开销。

现场可编程门阵列；知识产权；可重构有限状态机；物理不可克隆函数；LGSyth91基准

0 引言

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）依据自身的可重构性、设计周期短、低成本等优点逐渐成为数字系统设计的主流平台，在控制、通信、医疗等方面的作用显著。可复用知识产权（Intellectual Property， IP）模块的出现显著缩短了产品的设计周期，降低了设计成本［1］。IP核的使用频率也随着FPGA系统设计规模的增加而上升，但是目前的IP核的保护授权方案仍不够完善，无法精准控制IP核的授权使用［2］，用户在使用IP核时通常需要用户支付大量的使用费。……