物理不可克隆函數(shù)(PUF)是一種反映芯片獨特的激勵-響應(yīng)的函數(shù)。其激勵-響應(yīng)關(guān)系取決于芯片深亞微米級的變化,即工藝偏差。工藝偏差由芯片制造過程中不可控的差異引起的,這種差異能夠生成芯片間獨特的指紋信息。該信息在芯片的后續(xù)制造流程中能一直保持不變,且對于每塊芯片都是唯一的。而且由PUF生成的指紋信息對物理探測敏感,可以抵抗侵入性攻擊。工藝偏差的復(fù)雜性和隨機(jī)性又使得PUF響應(yīng)難以被克隆。由于PUF的這些性質(zhì)使得它在設(shè)備認(rèn)證、加密密鑰生成和知識產(chǎn)權(quán)(IP)保護(hù)等方面有著很廣闊的應(yīng)用前景。本文重點研究了如何在不增加PUF電路成本的前提下,生成更多的激勵-響應(yīng)對(CRPs)。主要通過兩種方法達(dá)到增加CRPs的目的,一是通過可配置RO(RRO)和身份映射函數(shù)的應(yīng)用;二是在文獻(xiàn)[63]的基礎(chǔ)上做PUF結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。本文主要完成的工作如下:(1)設(shè)計一種新的可配置震蕩環(huán)結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計一種SRAM和RRO相結(jié)合的RRO結(jié)構(gòu),稱作SRRO,并將其在FPGA上做成硬宏。(2)含有身份映射函數(shù)的RRO PUF硬件實現(xiàn)。設(shè)計含有身份映射函數(shù)的RO PUF在FPGA上的實現(xiàn)架構(gòu)。RO震蕩環(huán)網(wǎng)絡(luò)的元素是本文設(shè)計的SR...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略詞表
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 PUF的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要工作
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 物理不可克隆函數(shù)
    2.1 基于IC設(shè)計流程的可信性方法總結(jié)
    2.2 PUF原理
    2.3 PUF的分類
    2.4 PUF的屬性
        2.4.1 不可克隆性
        2.4.2 可靠性
        2.4.3 唯一性
        2.4.4 穩(wěn)定性
        2.4.5 不可預(yù)測性
    2.5 PUF的經(jīng)典結(jié)構(gòu)
        2.5.1 RO PUF
        2.5.2 Arbiter PUF
        2.5.3 SRAM PUF
        2.5.4 其它類型的PUF
    2.6 本章小結(jié)
第三章 PUF系統(tǒng)模型和RRO硬核設(shè)計
    3.1 PUF系統(tǒng)模型
        3.1.1 樣本測量
        3.1.2 身份映射
        3.1.3 量化
    3.2 身份映射函數(shù)的優(yōu)點
    3.3 SRRO設(shè)計
        3.3.1 RRO的設(shè)計
        3.3.2 SRRO Hard Macro的實現(xiàn)
        3.3.3 RO Hard Macro調(diào)用和位置約束
    3.4 本章小結(jié)
第四章 包含身份映射函數(shù)的RRO PUF硬件實現(xiàn)
    4.1 RRO PUF實現(xiàn)
        4.1.1 樣本測量
        4.1.2 身份映射
        4.1.3 量化
    4.2 軟件仿真和硬件實現(xiàn)
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 硬件資源評估
        4.3.2 PUF響應(yīng)評估
    4.4 安全性分析
        4.4.1 響應(yīng)的一致性
        4.4.2 激勵的條件響應(yīng)
        4.4.3 響應(yīng)依賴性測試
        4.4.4 差分攻擊
        4.4.5 通過機(jī)器學(xué)習(xí)建立模型
        4.4.6 反向工程攻擊
    4.5 本章小結(jié)
第五章 一種基于RO電路的PUF結(jié)構(gòu)改進(jìn)
    5.1 原理介紹
        5.1.1 采樣分析
        5.1.2 觸發(fā)器亞穩(wěn)態(tài)分析
    5.2 設(shè)計方案
        5.2.1 非等階振蕩器網(wǎng)絡(luò)
        5.2.2 映射階段
        5.2.3 選擇電路
    5.3 結(jié)果分析
    5.4 安全性分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3999067