[发明专利]一种钳位反相器PUF的电路、电子装置及实现方法

说明书

本发明公开了一种钳位反相器PUF的电路、电子装置及实现方法，包括顺次串联的线性反馈移位寄存器、PUF核及输出增强校验装置，PUF核包括顺次连接的第一级反相器组、第二级反相器组及第三级反相器组，第一级反相器组及第二级反相器组均包括M个并联的反相器块，反相器块均包括2个多路选择器和2^N个反相器，第三级反相器组包括若干并联的反相器，输出增强校验装置包括并联设置的输出级及第四级，输出级包括两个并联的反相器，反相器连接异或门，第四级包括一个反相器，线性反馈移位寄存器是2*M*N位线性反馈移位寄存器。本发明通过利用制造工艺的差别导致的每个反相器都有不同的电压跳变点V_trip，产生的非线性依赖的响应很难被模拟，从而增强了Strong‑PUF稳定性。

技术领域

本发明涉及防伪电路领域，具体涉及一种钳位反相器PUF的电路、电子装置及实现方法。

背景技术

经过十多年的发展，硅的物理不可克隆功能(PUF)作为一种流行的在密码密钥生成和芯片验证方面有着潜在的发展潜力的安全原语已经站稳了脚跟，在密码密钥生成和芯片验证方面有着潜在的发展潜力。从响应访问限制和建模复杂性的角度来看，PUF可以大致分为两类：弱PUF和强PUF。弱PUF只有一个线性或多项式的激励-响应对(CRP)空间，而强PUF拥有指数数量的独特CRP。从应用角度来看，弱PUF对轻量级系统中的共享密钥的生成非常有用，而强PUF则更适合于芯片验证，因为同一芯片可以通过每个会话中不同的激励识别，而无需专门保护其激励-响应的接口。

与弱PUF不同，强PUF主要是基于延迟的。经典的代表是仲裁器PUF，其中一个边沿同时被发射到由输入激励控制的一系列相同设计的开关的两个不同路径中。由于设备不匹配，通过不同路径(理想的长度相同)到达端点的相同边沿，到达的时间稍微不同。终点处的仲裁器选出先到的边沿并相应地输出响应位。之前的仲裁器PUF具有较差的唯一性并且可以很容易地建模。其可靠的唯一性只有23％，远不及50％的理想值。通过收集几百个已知的CRP，一个64状态的仲裁器PUF可以通过机器学习来正确地预测将来对未知激励的响应，准确度高达95％。一些对基本仲裁器PUF结构的修改已经被提出，来解决这些问题。例如，在前馈PUF中，后级的开关配置不是由输入激励决定的，而是由在早期阶段中累积的延迟差决定的。异或门PUF并联多个仲裁器PUF，并将它们各自的响应相异或，以增加建模的复杂性。除了硬件开销外，异或门PUF的可靠性随着仲裁器PUF的数量的增加而降低，因为子响应中的每个奇数次的位翻转将会导致最终输出中的错误响应。最近，双边注入环形振荡器(RO)中的振荡崩溃也被用于强PUF实现。同时注入两个振荡回路中偶数级RO的相对节点处积累的两个边沿的延迟差决定了中间反相器输出端的最终稳定状态。由于噪声占主导地位的延迟积累，超过30％的不稳定的CRP必须被识别和舍弃以达到100％的可靠性。这种强PUF也容易受到建模攻击的影响，因为它的响应也是由仲裁器PUF等线性累积延迟差决定的。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种钳位反相器PUF的电路、电子装置及实现方法，解决了现有技术中钳位反相器PUF电路的稳定性欠佳的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种钳位反相器PUF的电路，其特征在于：包括顺次串联的线性反馈移位寄存器、PUF核及输出增强校验装置，所述PUF核包括顺次连接的第一级反相器组、第二级反相器组及第三级反相器组，所述第一级反相器组及第二级反相器组均包括M个并联的反相器块，所述反相器块均包括2个多路选择器和2^N个反相器，所述第三级反相器组包括若干并联的反相器，所述输出增强校验装置包括并联设置的输出级及第四级，所述输出级包括两个并联的反相器，所述反相器连接异或门，所述第四级包括一个反相器，所述线性反馈移位寄存器是2*M*N位线性反馈移位寄存器。

作为一种优化方案，前述的一种钳位反相器PUF的电路，所述第一级及第二级中的反相器是二极管钳位型反相器。