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基于阻变存储器的物理不可克隆函数设计
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作者 冯平 廖文丽 +2 位作者 左石凯 陈铖颖 黄渝斐 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第4期341-349,共9页
物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的... 物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的阻值变化产生PUF的随机性,以实现更高安全级别所需的大量激励-响应对(CRP)。RRAM PUF的存储单元基于28 nm工艺实现,其面积仅为0.125μm~2,相比传统PUF存储单元面积开销减小,在入侵和侧信道攻击方面具有更好的鲁棒性。实验数据表明,RRAM PUF唯一性达到了约49.78%,片内汉明距离为0%,一致性良好,具有较好的随机性。 展开更多
关键词 硬件安全 阻变存储器(RRAM) 物理不可克隆函数(PUF) 激励-响应对(CRP) 灵敏放大器
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基于SRAM物理不可克隆函数的高效真随机种子发生器设计 被引量:4
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作者 李冰 涂云晶 +1 位作者 陈帅 吉建华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1458-1463,共6页
该文设计了一种基于SRAM物理不可克隆函数(PUFs)的高效真随机种子发生器。通过将不提供熵值的稳定节点和提供低熵值的噪声节点筛除,只选用能够提供较高熵值的噪声节点来生成满熵种子,大幅降低需要处理的数据量,提高节点数据的处理效率... 该文设计了一种基于SRAM物理不可克隆函数(PUFs)的高效真随机种子发生器。通过将不提供熵值的稳定节点和提供低熵值的噪声节点筛除,只选用能够提供较高熵值的噪声节点来生成满熵种子,大幅降低需要处理的数据量,提高节点数据的处理效率。通过测试SRAM PUFs内部噪声节点的振荡特性,提出筛选出SRAM PUFs内部高熵值的噪声节点的最佳策略,最终基于此策略设计出真随机种子发生器。该设计可以产生128~256 bit长度的满熵的种子且处理的节点数据量只有当前方法的0.5%~4%。生成的种子满足NIST架构的随机数生成器要求,产生的伪随机数全部通过了随机数检测。与现有设计相比,该文提出的真随机种子发生器是一种高效的、适用范围较广的设计。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 噪声节点 随机种子 高效率
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内建自调整的仲裁器物理不可克隆函数 被引量:5
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作者 龚越 叶靖 +1 位作者 胡瑜 李晓维 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期1734-1739,共6页
针对仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应随机性难以保证的问题,提出具有内建自调整功能的仲裁器PUF设计,该设计包含激励产生模块、可调仲裁器PUF模块和自调整模块.首先在传统仲裁器PUF上增加由调整信号控制的时延调节电路,实现可调仲裁器... 针对仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应随机性难以保证的问题,提出具有内建自调整功能的仲裁器PUF设计,该设计包含激励产生模块、可调仲裁器PUF模块和自调整模块.首先在传统仲裁器PUF上增加由调整信号控制的时延调节电路,实现可调仲裁器PUF结构;然后用线性反馈移位寄存器实现激励产生模块,生成用于测试PUF随机性的激励;最后加入自调整模块,通过分析PUF响应的随机性自动调整时延调节电路的调整信号,提高可调仲裁器PUF的随机性.实验结果表明,经过自调整,在FPGA上实现的多个所提仲裁器PUF,其随机性的平均值为50.62%,标准差仅为0.5%,随机性得到有效提高. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 随机 内建自调整 FPGA
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用于SRAM PUFs的伪随机数发生器的FPGA实现 被引量:2
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作者 李冰 周岑军 +1 位作者 陈帅 吉建华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2106-2112,共7页
信息安全问题日益突出,而随机数则是信息安全系统的基石.本文以哈希算法为核心设计了一种伪随机数发生器,其以静态随机存储器物理不可克隆函数(Static Random Access Memory Physical Unclonable Functions,SRAM PUFs)为熵源,能够产生... 信息安全问题日益突出,而随机数则是信息安全系统的基石.本文以哈希算法为核心设计了一种伪随机数发生器,其以静态随机存储器物理不可克隆函数(Static Random Access Memory Physical Unclonable Functions,SRAM PUFs)为熵源,能够产生大量的伪随机序列.通过对熵源有效性的在线监测以及对种子的动态重播操作,本文提出的用于SRAM PUFs的伪随机数发生器提高了伪随机序列的安全性,可应用于各种高安全等级加密系统中.该发生器在FPGA开发平台上得到实现,其发生速度达598.1Mbps.随机数检测套件NIST分析结果表明:该伪随机数发生器的输出通过了所有测试项目,具有良好的随机性. 展开更多
关键词 随机数发生器 哈希算法 静态随机存储器物理不可克隆函数 熵检验 现场可编程门阵列
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基于仲裁器PUF的SRAM FPGA防克隆技术设计与实现 被引量:1
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作者 丁浩 王建业 吕方旭 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期273-277,共5页
为保护电子设备中使用的静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)内部电路设计不被窃取,设计了用于SRAM FPGA的防克隆电路。该电路利用FPGA制造过程中的随机误差,提取每块芯片独一无二的ID。在此ID的控制下,被保护电路只能在指定... 为保护电子设备中使用的静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)内部电路设计不被窃取,设计了用于SRAM FPGA的防克隆电路。该电路利用FPGA制造过程中的随机误差,提取每块芯片独一无二的ID。在此ID的控制下,被保护电路只能在指定的FPGA中正常运行,而在未指定的FPGA中运行时,无法产生正确的输出,从而达到防克隆目的。防克隆电路由使用仲裁器的物理不可克隆函数(PUF)、多数表决器、运算门阵列等三部分构成,其中仲裁器PUF电路用于提取ID,多数表决器起到提高输出稳定性的作用。最后在FPGA开发平台上证明了该电路的可行性。 展开更多
关键词 克隆 现场可编程门阵列(FPGA) 仲裁器 物理不可克隆函数(PUF) 静态随机存储器(SRAM)
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基于RS和BCH码的SRAM-PUF密钥提取方法及性能分析 被引量:2
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作者 周昱 于宗光 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期187-193,共7页
物理不可克隆函数(PUF)是芯片制造过程中随机偏差形成的唯一和不可复制的物理指纹,使用这个特征可以鉴别各个芯片,然而PUF芯片因环境变化会影响输出,导致在认证应用时可能失败。介绍了模糊提取器的密钥提取方法,通过在静态随机存取存储... 物理不可克隆函数(PUF)是芯片制造过程中随机偏差形成的唯一和不可复制的物理指纹,使用这个特征可以鉴别各个芯片,然而PUF芯片因环境变化会影响输出,导致在认证应用时可能失败。介绍了模糊提取器的密钥提取方法,通过在静态随机存取存储器(SRAM)-PUF芯片中加入里德-所罗门(RS)硬解码,在认证系统中加入BCH软解码模块,纠正PUF在一定范围内变化来确保通过认证,并对SRAM-PUF电路在三温下进行实验分析。实验结果表明,SRAM-PUF电路的PUF点分布有较好的均衡性,在常温时可靠性接近100%,在低温条件下可靠性范围为98.84%~100%,在高温条件下,可靠性范围为97.77%~99%,当RS码和BCH码设计的纠错能力大于PUF可靠性时能够通过认证。 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 静态随机存取存储器 模糊提取器 里德-所罗门码 BCH码
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基于RRAM延时单元的PUF设计 被引量:4
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作者 杨轩 叶文强 崔小乐 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1565-1571,共7页
随着技术的发展,信息安全受到了很大挑战.物理不可克隆函数(Physically Unclonable Function,PUF)电路是一种新型的密钥生成电路,阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)可以为其提供物理随机熵源,这使得PUF在物理上不可被攻... 随着技术的发展,信息安全受到了很大挑战.物理不可克隆函数(Physically Unclonable Function,PUF)电路是一种新型的密钥生成电路,阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)可以为其提供物理随机熵源,这使得PUF在物理上不可被攻击.但目前在基于RRAM的PUF设计方案中,RRAM延时单元的测试响应对(Challenge Response Pair,CRP)效率并不够高.本文提出一种基于RRAM延时单元的PUF结构,延时单元将RRAM的阻值输出到反向器中,形成脉冲的延迟,最后通过判决器判断两路脉冲达到顺序并编码为"0"和"1",这就是PUF的输出位.基于RRAM延时单元,本文设计了8位、16位、32位、64位PUF,这些PUF在保证良好的随机性、稳定性、唯一性的前提下,大大提高了PUF的RRAM单元效率.实验结果表明:该设计能够有效的提高RRAM使用效率,使得PUF能够更好地防止外界的攻击. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 阻变存储器 CRP(Challenge Response Pair)效率
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基于RRAM PUF的轻量级RFID认证协议 被引量:2
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作者 陈飞鸿 张锋 +1 位作者 陈军宁 吴秀龙 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2021年第1期141-149,共9页
针对当前轻量级的射频识别(RFID)加密方案信息防护手段有限的问题,结合由阻变存储器(RRAM)构成的物理不可克隆函数(PUF),提出了一种新型的轻量级RFID双向认证协议。利用多级响应加密机制实现阅读器与标签之间的安全认证处理。结合RRAM ... 针对当前轻量级的射频识别(RFID)加密方案信息防护手段有限的问题,结合由阻变存储器(RRAM)构成的物理不可克隆函数(PUF),提出了一种新型的轻量级RFID双向认证协议。利用多级响应加密机制实现阅读器与标签之间的安全认证处理。结合RRAM PUF模型,采用了特殊的纠错处理方法提高PUF响应的可靠性并阻止了信息泄露。此外添加了密钥更新机制和异常攻击标识,抵御了追踪攻击和去同步攻击等威胁。经仿真、分析和对比结果表明,该协议可以有效抵抗多种攻击手段,具有较高的安全性和较低的计算成本。 展开更多
关键词 射频识别(RFID) 阻变存储器(RRAM) 物理不可克隆函数(PUF) 安全认证协议 轻量级
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基于石墨烯电极RRAM的混合型PUF指纹电路
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作者 白创 张伟 +1 位作者 吕豪 米莲娜·朱卡诺维奇 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期508-513,550,共7页
该文提出了一种基于阻变存储器(RRAM)的混合型物理不可克隆函数(PUF)芯片指纹电路。RRAM器件采用石墨烯电极、对称山型结构实现,具有阻值分布宽、开关比大的特点;通过引入对称RRAM阻值偏差作为PUF单元的随机熵源,提升PUF的唯一性;采用R... 该文提出了一种基于阻变存储器(RRAM)的混合型物理不可克隆函数(PUF)芯片指纹电路。RRAM器件采用石墨烯电极、对称山型结构实现,具有阻值分布宽、开关比大的特点;通过引入对称RRAM阻值偏差作为PUF单元的随机熵源,提升PUF的唯一性;采用RRAM不同阻态阻值放大存储PUF单元初始偏差,提升PUF的稳定性;利用RRAM循环间随机性实现指纹ID的重构,提升PUF的安全性。混合型PUF芯片指纹电路在0.35μm CMOS工艺下设计实现。仿真结果表明,PUF输出具有良好的稳定性与唯一性,标准温度电压下片间汉明距离为49.95%,同时温度在−40℃~100℃,电源电压在4.6 V~5.4 V范围内变化时,PUF比特错误率为0。 展开更多
关键词 芯片指纹识别 硬件安全 物理不可克隆函数 阻变存储器
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