基于FPGA的ROPUF設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的安全問題越來越受到人們的關(guān)注。傳統(tǒng)的基于密碼學(xué)的方式大都通過DES、RSA、AES等算法來實(shí)現(xiàn)加密，雖然算法本身的安全性很高，破譯的代價(jià)也很大，但是這種方式的安全性很大程度上依賴于密鑰的存儲(chǔ)，攻擊者只需通過物理攻擊等方式獲取存儲(chǔ)密鑰，整個(gè)安全機(jī)制便會(huì)失效。物理不可克隆函數(shù)（physical unclonable func tion，PUF）作為一種新型的概念有望解決這一傳統(tǒng)信息安全難題。
　　基于

2、環(huán)形振蕩器的物理不可克隆函數(shù)（Ring Oscillator PUF，RO PUF）主要利用了環(huán)形振蕩器在制造過程中的一些不可避免的因素，生成多個(gè)特有的、不可預(yù)測的“密鑰”，這些“密鑰”以激勵(lì)-響應(yīng)對的形式只有在上電時(shí)才同時(shí)存在，很好地解決了傳統(tǒng)密碼學(xué)的密鑰存儲(chǔ)問題。本文在分析了國內(nèi)外PUF的研究背景和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，比較了各種PUF各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了基于環(huán)形振蕩器的PUF設(shè)計(jì)，采用了密鑰模糊提取，有效地解決了RO PUF穩(wěn)定性和隨機(jī)

3、性不理想的問題。
　　在Xilinx Virtex-II PRO XC2VP30的FPGA開發(fā)平臺(tái)上完成了RO PUF的電路設(shè)計(jì)，并在嵌入式平臺(tái)STM32F407對響應(yīng)數(shù)據(jù)做了密鑰模糊處理，最終測試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的RO PUF，溫度在20℃到80℃范圍之間變化，穩(wěn)定位數(shù)超過了99.9％；在相同布局布線條件下，高電平所占比例位于46.88％到59.77％之間。RO PUF穩(wěn)定性好，隨機(jī)性強(qiáng)，安全性高，完全可以應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域，