基于路径敏化的多熵源软PUF

汪鹏君，陈 佳，张跃军，庄友谊，李乐薇，倪 力

(1.温州大学 电气与电子工程学院，浙江 温州 325035；2.宁波大学 信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211)

近年来，硬件安全已经成为集成电路设计的一个重要指标。面对诸如版图逆向工程、模型攻击及测信道攻击[1-4]等恶意攻击方式的威胁，芯片设计者们在电路设计时必须考虑硬件安全。物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)作为一种安全原语，广泛应用于设备防伪、用户认证以及集成电路知识产权(Intellectual Property，IP)核保护等场合[5]。物理不可克隆函数将芯片制造过程中器件参数的固有随机偏差转化为电路级参数偏差，产生随机数字特征。例如，仲裁器物理不可克隆函数(Arbiter PUF，APUF)[6]首先利用制造过程中器件阈值电压变化来获取电路延迟偏差，然后对延迟偏差进行仲裁，最终产生具有高安全性的数字密钥。

物理不可克隆函数通常被设计为特定的硬件结构添加于目标电路或者利用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等实现[7-10]。例如，APUF[7]和环形振荡器物理不可克隆函数(Ring Oscillator PUF，RO PUF)[8]。虽然研究者们对此类物理不可克隆函数不断进行改进[11-14]，其性能更加优越，但仍然不可避免地占用较大的硅片面积。而对于开销敏感的物联网设备，此类物理不可克隆函数无法有效地应用，低成本物理不可克隆函数需求日益增长。静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM) 物理不可克隆函数[15]利用广泛存在于电子设备的存储器来实现物理不可克隆函数特征提取，无须消耗额外的硬件资源，成为近年来物理不可克隆函数的研究重点。……