新型基于时延的PUF设计

作者：乔彦淇; 唐明^*; 刘树波

来源：密码学报, 2021, 8(05): 856-867.

DOI：10.13868/j.cnki.jcr.000482

• 硬件安全
• FPGA
• 物理不可克隆函数
• 时延序列

物理不可克隆函数(physical unclonable functions, PUF)具有稳定性、唯一性和不可克隆等特性,这些特性使其能够产生独特的数字签名,因此广泛应用于硬件安全领域(例如IP/IC保护).目前,基于时延的强PUF研究主要包括仲裁器PUF、基于环形振荡器的PUF (RO PUF)以及毛刺PUF,但是这些PUF硬件资源消耗大.基于此,本文提出一种新型时延的PUF方案,以降低现有PUF的硬件资源消耗并且提高时延PUF类型的唯一性和稳定性.本文使用数字电路中普遍存在的组合电路设计PUF结构—组合电路时延PUF (combinational circuit delay-PUF, CCD-PUF),并且利用影子寄存器捕获组合电路中的时延差异.实验证明, CCD-PUF利用不足整体4%的硬件资源,可使PUF的片间汉明距离达到总PUF位数的49.806%,比仲裁器PUF、RO PUF以及毛刺PUF高约1–3%;且能够使CCD-PUF的稳定性达到98.886%,比仲裁器PUF和毛刺PUF高约2–4%.实验数据表明, CCD-PUF提高了资源使用率,降低硬件资源消耗;在应用方面, CCD-PUF与传统PUF类型相比提高了稳定性和唯一性.

• 单位
  武汉大学