[发明专利]一种基于物理不可克隆函数的增强系统可靠性方法

说明书

本发明公开了一种基于物理不可克隆函数的增强系统可靠性方法，所述方法包括：客户端请求与服务器进行数据传输；所述服务器随机选择MOS阵列中的若干MOS器件并获取其位置信息；所述服务器根据已存储的所述若干MOS器件中缺陷的本征参数分别计算所述若干MOS器件中缺陷的时间常数，进而计算所述若干MOS器件中缺陷被载流子占据的概率物理不可克隆函数并搭建概率模型；所述服务器根据所述概率模型随机生成探测时间并将所述探测时间及所述位置信息发送至客户端；所述服务器根据所述概率模型判断在所述探测时间下所述若干MOS器件中缺陷被占据的概率并生成理论值秘钥，所述理论值秘钥包括理论认证比特位和理论不确定比特位。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及使用一种物理不可克隆函数增强系统可靠性的方法。

背景技术

PUF(Physical Unclonable Function，物理不可克隆函数)是指基于硬件设备本征特性的多输入多输出系统。因MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)器件在掺杂、老化等过程中会出现随机性差异，器件彼此之间也会表现出不一致的行为，利用器件的本征差异生成一系列CRPs(Challenge Response Pairs，激励响应对)，从而对信息系统进行加密处理。在第一个基于光学系统的PUF硬件实现后，基于MOS器件的各类PUF也逐渐被提出与应用。因为PUF完全依赖于底层物理本征特性，器件的响应函数基本无法通过数学推导，加之PUF本身还具有低成本、小尺寸、低功耗的特点，因此利用PUF生成密钥在提升了安全性的同时，也逐渐为越来越多的安防系统所需求。

当前已经有许多基于MOS器件的PUF被提出，但是这些PUF大部分都是基于器件之间阈值电压(V_th)的差异性。当器件老化，V_th会发生偏移，MOS器件自身的PUF也会发生改变，从而大大降低了安全系统的鲁棒性。然而，噪声信号的时间常数与陷阱的激活能有很强的关联，并且噪声对电应力也具有非常良好的免疫能力，利用噪声的强稳定性，将其用在PUF的设计中，即RTN PUF(Random Telegraph Noise Physical Unclonable Function，随机电报噪声物理不可克隆函数)，显著提升了安全系统的可靠性与鲁棒性。

虽然RTN PUF很好地实现了系统的高稳定性和高鲁棒性，但是已提出的RTN PUF只是以MOS器件中缺陷的有无作为响应，属于CRPs space(Challenge Response PairsSpace，激励响应对数量)较小的“弱”PUF，无法满足需要大量CRPs的认证系统，其可应用的场景较少。并且，当前所有提出的PUF在密钥管理方面，都是采用将CRPs全部录入数据库的管理方案，但是对于拥有指数级别CRPs space的“强”PUF来说，这种方法其实会加重服务器的载荷，使服务器的工作效率降低。因此如何在认证系统上产生足够多的CRPs，即如何实现“强”PUF以适应更多的应用场景，并降低服务器的数据存储量，提升服务器的工作效率是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现“强”PUF以适应更多的应用场景，并降低服务器的数据存储量，提升服务器的工作效率是目前有待解决的问题，提供一种基于物理不可克隆函数的增强系统可靠性方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于物理不可克隆函数的增强系统可靠性方法，所述增强系统可靠性方法包括：

客户端请求与服务器进行数据传输；

所述服务器随机选择MOS阵列中的若干MOS器件并获取所述若干MOS器件的位置信息；

所述服务器根据已存储的所述若干MOS器件中缺陷的本征参数分别计算所述缺陷的时间常数，并分别计算所述若干MOS器件的概率物理不可克隆函数并搭建概率模型；

所述服务器根据所述概率模型随机生成探测时间并将所述探测时间和所述位置信息发送至客户端；