基于時延的物理防克隆技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、物理防克隆函數(shù)(Physical Unclonable Function，PUF)是物理安全領(lǐng)域的一種熱門技術(shù)。憑借防克隆攻擊、防篡改以及輕量級等良好的特性，使其在系統(tǒng)認證及密鑰生成等安全方面具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著研究的深入，物理防克隆函數(shù)的實現(xiàn)方式越來越多樣化，基于時延的物理防克隆函數(shù)是其中一種比較成熟的方案，其原理簡單、實現(xiàn)方式多樣并展現(xiàn)出了良好的物理防克隆特性。
　　本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的微處理器PUF方案，借鑒微

2、處理器指令執(zhí)行原理提取FPGA陣列上的隨機時延作為該物理實體的標簽，經(jīng)過在Spartan6 FPGA平臺上測試驗證，基本可以滿足物理防克隆函數(shù)的特性和要求。
　　本文首先介紹了物理防克隆函數(shù)的相關(guān)定義和屬性，分析了基于時延的物理防克隆函數(shù)的基本原理，比較和分析了不同實現(xiàn)方式的性能。然后分析了微處理器PUF的基本原理、設(shè)計方案并在S3C2440微處理器上進行了驗證性測試，測試結(jié)果表明該PUF的實現(xiàn)方案具有可行性。接著給出了基于FPG

3、A的微處理器PUF的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，包括軟硬件平臺的介紹、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析、功能模塊設(shè)計與仿真，并對該系統(tǒng)方案進行了測試，針對測試結(jié)果分析本文所設(shè)計的PUF實現(xiàn)方案的相關(guān)屬性。
　　同時，本文將設(shè)計實現(xiàn)的物理防克隆函數(shù)電路應(yīng)用于認證和密鑰流生成器中，闡述了認證和密鑰流生成器的實現(xiàn)原理，并分析了本文所設(shè)計的物理防克隆函數(shù)應(yīng)用于認證和密鑰流生成器的方式，最后分析了應(yīng)用于認證后的效果以及生成的密鑰序列的性能，測試結(jié)果表明可以有效的實現(xiàn)認證，生