[发明专利]抵抗旁信道攻击的物理不可克隆函数和其对应的方法

说明书

提供一种物理不可克隆函数(PUF)系统。所述PUF系统包括熵源、多个可选路径、随机选择块和错误校正逻辑。所述多个可选路径形成于所述熵源与输出之间以提供PUF响应。所述随机选择块用于响应于接收到质询而随机选择所述多个可选路径中的一个。所述错误校正逻辑连接到所述输出以用于接收所述PUF响应且用于校正所述多个可选路径的所述PUF响应中的任何错误。通过每当接收到质询时使用穿过所述熵源的不同路径，提供抵抗旁信道攻击的保护。

技术领域

本公开大体上涉及安全，且更具体地说，涉及抵抗旁信道攻击的物理不可克隆函数(PUF)和其对应的方法。

背景技术

物理不可克隆函数(PUF)是在输入刺激时将产生不可预测响应的物理系统。示例PUF使用静态随机存取存储器(SRAM)作为熵源。SRAM单元是双稳态的，这意味着它们仅具有两种稳定状态。当通电时，双稳态SRAM单元将定于两种稳定状态之一。因为常规SRAM通常被布置成对称的，所以它在通电时将处于的状态是不可预测的。然而，制造差异、温度、电力供应、切换噪声、装置老化和其它因素可使PUF的单元中的一些在不同时间在不同状态下通电。由于这种随机性，没有完全相同的两个集成电路，因此PUF的输出难以预测且因此难以重新产生。这使得PUF可用于存储关于IC的唯一信息。举例来说，PUF可用于生成数字签名或加密/解密密钥。

图1以框图形式示出根据现有技术的PUF系统10。PUF系统10包括PUF熵源12、错误校正逻辑14和冗余位存储器16。PUF系统10的输出连接到另一块，例如密码算法18。PUF熵源12具有标记为“质询”的m位输入和标记为“原始响应”的n位输出。由于例如温度和过程的改变，原始响应在每次输出时可能并不完全相同。冗余位和错误校正逻辑14可用于提供已校正响应。在操作期间，可能需要多次已校正响应，因此可能需要多次重复质询-响应。每当接收到质询时，相同的电路将起作用以提供原始响应且接着提供已校正响应。如上文所论述，PUF的不可预测性质使得难以预测所述响应。然而，通过使用各种旁信道攻击，例如光学发射或功率分析，攻击者能够了解PUF响应且获取受保护信息。

因此，需要一种对旁信道攻击更具抵抗性的PUF系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种物理不可克隆函数(PUF)系统，包括：

熵源；

多个可选路径，所述多个可选路径处于所述熵源与输出之间以用于提供PUF响应；

选择器，所述选择器用于响应于接收到质询而随机选择所述多个可选路径中的一个；以及

错误校正逻辑，所述错误校正逻辑连接到所述输出以用于接收所述PUF响应且用于校正所述多个可选路径的所述PUF响应中的任何错误或差异。

在一个或多个实施例中，随机选择所述质询，且所述质询用于选择多个内部质询中的一个，其中所述多个内部质询中所选择的所述一个对应于所述多个可选路径中的一个。

在一个或多个实施例中，每当接收到所述质询时，选择与所述多个内部质询中随机选择的所述一个不同的一个。

在一个或多个实施例中，所述错误校正逻辑确保，对于所选择的所述多个路径中的每个，所述已校正PUF响应都是相同的。

在一个或多个实施例中，所述PUF系统进一步包括多个冗余位，其中所述错误校正逻辑在所述多个冗余位中选择一个或多个位以取代所述PUF响应中的不正确位。

在一个或多个实施例中，所述PUF系统在集成电路上实施。

在一个或多个实施例中，所述PUF响应用于生成密码密钥。

根据本发明的第二方面，提供一种用于提供物理不可克隆函数(PUF)响应的方法，所述方法包括：

将第一质询提供到PUF系统中的熵源，作为响应，所述熵源提供原始PUF响应；