[发明专利]集成PUF

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成挑战-应答(challenge-response，口令-应答)对的装置。

背景技术

例如WO2005/048179已公开为了安全目的而使用的“物理不可复制功能”(PUF)。集成PUF到产品例如智能卡、芯片或存储介质后，使得很难再去生产该产品的复制品。在该文献中，“克隆”意味着产品的物理拷贝或能够可靠地预测产品的输入输出行为的模型。物理拷贝的难度很大，因为PUF制造是不可控工艺并且PUF是非常复杂的物体。由于PUF的复杂性，精确建模是非常困难的；稍微改变输入就会导致很大偏差的输出。PUF的唯一性和复杂度使其非常适用于识别(identification)、认证(authentication)或密匙生成的目的。

通常，证明方(proving party)应当通过挑战(challenge)PUF来证明访问(access)密码(secret)，其中通过所述挑战形成了唯一和不可预测的应答。该应答提供给校验方(verifying party)，用于证实证明方(provingparty)实际上能够访问密码(secret)。当然，证明/验证应当在不泄露密码的情况下进行，其通常包括加密和/解密。PUF仅能通过与PUF分离的算法访问，任何绕过或操纵算法的举动都会损坏PUF。PUF例如实施在用户使用的令牌(token)中，用户采用该令牌以为自己授权并由此访问某些服务和装置。令牌可以例如包括通过射频信号通信或通过有线接口(例如USB)与要访问的装置进行通信的智能卡(smart card)。

为此，可以采用包括物理结构的光学PUF，该物理结构包括以光散射方向随机分布的方式设置的光散射材料。光散射材料可以例如包括一块环氧树脂，其包括玻璃球、气泡或任何类型的散射颗粒，和/或一个或多个具有预定粗糙度的半反射层。环氧树脂也可以由某些其他透明物质代替。发射激光穿过该光学PUF产生了斑纹图案(speckle pattern)，其强烈依赖于入射波阵面(wave front)的属性以及PUF的内部结构。可以通过移动或倾斜激光或改变激光束的焦点而改变输入(波阵面)。

通常，通过光源(例如激光)从输入侧照射PUF，光散射材料在PUF的输出侧面上产生可以被照相机传感器探测的斑纹图案。利用该材料中光散射的随机性和唯一性来形成“挑战-应答”对以及在认证和识别机制中使用密钥材料。对光PUF的输入(即挑战，challenge)可以例如是激光入射角、焦距或激光波长、激光束掩膜图案阻挡的部分或在激光束波阵面中任何其他的变化。光PUF的输出(即应答)是斑纹图案。输入-输出对通常指“挑战-应答”对(CRP)。由于即使已知了散射元件的具体位置，复制品中散射元件的精确定位实际上几乎是不可能的并且即使要得到也非常昂贵，因此复制光学PUF非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供用于形成“挑战-应答”对的装置，其中该装置的制造有成本效益。根据所附独立权利要求的装置可以实现本目的。本发明的优选实施例由从属权利要求限定。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种形成挑战应答对的装置，其包括辐射源、挑战-修改元件(challenge-modifying element)、辐射散射元件和辐射-探测元件。设置辐射源以通过辐照(irradiatie)所述挑战修改元件而形成挑战(challenge    )。激光束直接入射到所述挑战修改元件上，或通过例如反射元件，例如镜面或棱镜等从激光器导向到所述挑战-修改元件。

设置挑战修改元件以改变从所述辐射源接收的辐射，并将所述修改的辐射导向所述辐射散射元件。

设置所述辐射散射元件以散射经所述挑战修改元件从所述光源接收的光，并把所述光导向所述辐射探测元件。

设置辐射探测元件以形成对所述修改和散射光的应答，该光通过所述辐射散射元件从所述辐射源接收。并且，所述辐射散射元件优选设置成这样，散射的辐射，其到达所述辐射探测元件，穿过所述辐射散射元件和所述辐射探测元件之间的虚平面(imaginary plane)，并且所述挑战修改元件和所述辐射探测元件都设置在所述虚平面的同一侧。

在所述辐射散射元件的同一侧提供辐射探测元件和挑战修改元件的优点在于，由于元件的布线设置变得更容易，该装置更易于组装。