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DESIGN OF LIGHTWEIGHT PUF CIRCUIT BASED ON SELECTABLE CROSS-COUPLED INVERTERS
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作者 Zhang Xuelong Li Jianrui +1 位作者 Wang Pengjun Zhang Yuejun 《Journal of Electronics(China)》 2014年第6期513-518,共6页
By analyzing the principle of process variations, a lightweight Physical Unclonable Function (PUF) circuit based on selectable cross-coupled inverters is proposed in this paper. Firstly, selectable cross-coupled inv... By analyzing the principle of process variations, a lightweight Physical Unclonable Function (PUF) circuit based on selectable cross-coupled inverters is proposed in this paper. Firstly, selectable cross-coupled inverters are chosen for two delay paths. Simultaneously, the circuit takes challenge signal to control each delay path. The PUF cell circuit is implemented in Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) 65 nm CMOS technology and the layout area is 2.94μm × 1.68μm. Then the 64-bit PUF circuit is achieved with the cascade connection of cell circuits. The simulation results show that the randomness is 49.4% and the reliability is 96.5%. Compared to the other works, this PUF circuit improves the encrypt performance and greatly reduces the area. 展开更多
关键词 LIGHTWEIGHT Physical Unclonable Punction puf Cross-coupled inverter circuit design
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混合型抗机器学习攻击的强PUF电路设计 被引量:1
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作者 翟官宝 汪鹏君 +1 位作者 李刚 庄友谊 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期854-861,共8页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)作为一种面向硬件的安全原语,在资源受限的物联网设备中具有广泛的应用前景,但其安全性也受到机器学习攻击的威胁。通过对抗电路结构攻击和机器学习攻击等方法的研究,提出混合型抗... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)作为一种面向硬件的安全原语,在资源受限的物联网设备中具有广泛的应用前景,但其安全性也受到机器学习攻击的威胁。通过对抗电路结构攻击和机器学习攻击等方法的研究,提出混合型抗电路结构攻击的新型PUF电路。首先,构造两个并行且对称设置的仲裁器PUF(Arbiter PUF, APUF),并将两个APUF输出进行异或,得到1位PUF响应输出;然后,为两个APUF引入前馈回路,实现输入激励集动态调整,确保结构非线性,防御建模攻击;最后,将两个并行APUF开关单元的输出对应交叉,使后级开关单元输入激励相互倒置,扩大信号延时路径选择范围,提高输出响应随机特性。该PUF采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现,测试结果表明:即使机器学习训练所用激励响应对数量达105,采用传统机器学习进行模型攻击,预测率仍接近50%理想值,且PUF电路的随机性、唯一性和稳定性等性能指标均表现良好,具备实际应用价值。 展开更多
关键词 混合型 puf 抗机器学习攻击 硬件安全 电路设计
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基于单稳态定时偏差的高识别性PUF电路设计 被引量:3
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作者 钱浩宇 汪鹏君 +1 位作者 张跃军 李刚 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期64-69,共6页
通过对单稳态电路定时偏差和物理不可克隆函数(physical unclonable functions,PUF)电路的研究,提出了一种基于单稳态定时偏差的高识别性PUF电路设计方案.首先,分析单稳态定时电路的自我标识物理特性,提出长定时单稳态电路设计方法;然后... 通过对单稳态电路定时偏差和物理不可克隆函数(physical unclonable functions,PUF)电路的研究,提出了一种基于单稳态定时偏差的高识别性PUF电路设计方案.首先,分析单稳态定时电路的自我标识物理特性,提出长定时单稳态电路设计方法;然后,利用该单稳态电路产生的定时偏差信号以及激励信号控制数据选择器选择2个定时偏差信号,结合仲裁器判决唯一的、不可克隆的输出响应.采用TSMC 65nm CMOS工艺,在不同环境下对设计的PUF电路进行Monte Carlo仿真,分析其识别性、可靠性等特性.实验结果显示,所设计的PUF电路识别性可达99.82%,且误码率为2.7%. 展开更多
关键词 puf电路 单稳态定时电路 高识别性 信息安全
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基于PUF的低成本RFID系统安全协议 被引量:9
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作者 杨灵 闫大顺 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第15期148-150,155,共4页
针对低成本无线射频识别(RFID)系统存在的安全性问题,提出一种基于PUF的低成本RFID安全协议。利用PUF的物理不可克隆性识别标签的身份,并利用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生随机系列,加密阅读器与标签之间的通信,能抵抗重放攻击、跟踪攻... 针对低成本无线射频识别(RFID)系统存在的安全性问题,提出一种基于PUF的低成本RFID安全协议。利用PUF的物理不可克隆性识别标签的身份,并利用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生随机系列,加密阅读器与标签之间的通信,能抵抗重放攻击、跟踪攻击、物理攻击、窃听攻击等多种攻击。在Altera DE2板上使用FPGA实现PUF和LFSR,采用Quartus II 8.0编程。实验结果证明,该协议的执行时间和门电路数量能达到低成本标签的要求。 展开更多
关键词 puf电路 线性反馈移位寄存器 安全协议 低成本无线射频识别系统
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基于BST-PUF模型的轻量型认证与会话密钥交换协议 被引量:1
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作者 贺章擎 项链 +1 位作者 汪晨 吴铁洲 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第1期122-127,共6页
为解决现有PUF密钥交换协议存在的纠错机制复杂、辅助数据过大而导致的高开销问题,利用新提出的比特自检PUF电路(BST-PUF)设计了一种轻量型认证与密钥交换协议,在含有PUF的密码设备与服务器之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议能... 为解决现有PUF密钥交换协议存在的纠错机制复杂、辅助数据过大而导致的高开销问题,利用新提出的比特自检PUF电路(BST-PUF)设计了一种轻量型认证与密钥交换协议,在含有PUF的密码设备与服务器之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议能实现双向认证与可靠的密钥交换,抵抗篡改攻击、中间人攻击、DoS攻击、物理探测攻击与建模攻击等各种攻击技术。协议采用BST-PUF电路和鲁棒响应提取器来生成可靠的响应,取代传统PUF和纠错码组合,将可靠性标志F作为辅助数据用来恢复密钥,大幅降低纠错复杂性,减少辅助数据长度并提升PUF利用率。 展开更多
关键词 纠错 辅助数据 BST-puf电路 认证与密钥交换 建模攻击 鲁棒响应提取器 可靠性标志
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基于65nm工艺的多端口可配置PUF电路设计 被引量:7
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作者 李刚 汪鹏君 +1 位作者 张跃军 钱浩宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1541-1546,共6页
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究,提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口... 物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究,提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口可配置PUF电路。该PUF电路由输入寄存器、偏差电压源、复用网络、判决器阵列和扰乱模块构成,通过激励信号配置偏差电压源,无需更换硬件便可实现输出密钥的变化,且可在一个时钟周期内输出多位密钥。在SMIC 65 nm CMOS工艺下,采用全定制方式设计具有36个输出端口的PUF电路,版图面积为24.8μm×77.4μm。实验结果表明,该PUF电路具有良好的唯一性和随机性,且工作在不同温度(-40~125°C)和电压(1.08~1.32 V)下的可靠性均大于97.4%,可应用于信息安全领域。 展开更多
关键词 电路设计 物理不可克隆函数 多端口 可配置
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基于电桥失衡效应的高随机性PUF电路设计
7
作者 钱浩宇 汪鹏君 李刚 《宁波大学学报(理工版)》 CAS 2016年第3期56-61,共6页
通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路和电桥失衡效应的研究,提出一种高随机性PUF电路设计方案.该方案首先利用工艺偏差导致电桥失衡产生随机偏差电压,然后结合电压型灵敏放大器产生随机的、不可克隆的响应信... 通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路和电桥失衡效应的研究,提出一种高随机性PUF电路设计方案.该方案首先利用工艺偏差导致电桥失衡产生随机偏差电压,然后结合电压型灵敏放大器产生随机的、不可克隆的响应信号.在TSMC 65 nm CMOS工艺下,采用全定制方法设计PUF电路,PUF单元电路的版图面积为2.23μm×2.43μm.通过Spectre软件,在不同电压下对所设计PUF电路进行Monte Carlo仿真验证,分析其逻辑功能、随机性等特性.实验结果表明:所设计的PUF电路在电源电压1.2 V和温度25℃下随机性可达51.8%. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 电桥失衡效应 随机性 电路设计
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集成电路PUF领域专利布局研究 被引量:1
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作者 郭叶 陈岚 冯燕 《中国发明与专利》 2021年第9期55-62,共8页
分析目前集成电路PUF领域的国际发展趋势、技术分布情况和重点申请人布局,为我国集成电路PUF技术的发展和专利布局提供参考。通过incoPat专利检索工具,对全球PUF领域专利数据进行采集,对获得的数据进行预处理,并对该领域专利申请的年度... 分析目前集成电路PUF领域的国际发展趋势、技术分布情况和重点申请人布局,为我国集成电路PUF技术的发展和专利布局提供参考。通过incoPat专利检索工具,对全球PUF领域专利数据进行采集,对获得的数据进行预处理,并对该领域专利申请的年度趋势、专利申请人、核心专利情况、技术分支等特征进行分析。通过专利信息分析,得出我国在集成电路PUF相关技术的研发与专利申请方面起步较晚,但发展迅速,申请人以高校或者研究院所为主,且海外专利较少,参与国际竞争意识不强,应加强对国际技术领先的公司专利进行跟踪,加大对拥有自主产权技术的研发力度,加快PUF技术在全球重点国家的专利布局进度。 展开更多
关键词 IncoPat 集成电路 puf 专利分析
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考虑信息安全芯片的PUF电路设计
9
作者 王晨飞 《通信电源技术》 2020年第21期235-236,239,共3页
由于传统PUF电路的安全系数较低,因此设计出一种考虑信息安全芯片的PUF电路。主要设计了PUF电路阻容滤波器,选择型号为TF32A09的信息安全芯片,制定PUF电路信息安全协议说明和信息加密,并通过低通、高通以及带通3组形式来实现PUF电路设... 由于传统PUF电路的安全系数较低,因此设计出一种考虑信息安全芯片的PUF电路。主要设计了PUF电路阻容滤波器,选择型号为TF32A09的信息安全芯片,制定PUF电路信息安全协议说明和信息加密,并通过低通、高通以及带通3组形式来实现PUF电路设计。实验分析结果表明,设计的PUF电路安全系数明显高于传统PUF电路,能够解决传统PUF电路安全系数低的问题。 展开更多
关键词 信息安全芯片 puf电路 安全系数
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基于隧穿磁阻磁强计的软物理不可克隆函数设计
10
作者 李翔宇 刘冬生 +2 位作者 汪鹏君 李乐薇 张跃军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3184-3192,共9页
隧穿磁阻(TMR)传感器相比于其他类型磁阻传感器功耗更低、灵敏度更高、可靠性更好,在军事和民用等领域有着广阔的应用前景。该文针对TMR传感器的微弱信号检测和安全防护等问题,提出一种高精度TMR传感器读取专用集成电路(ASIC)和提取传... 隧穿磁阻(TMR)传感器相比于其他类型磁阻传感器功耗更低、灵敏度更高、可靠性更好,在军事和民用等领域有着广阔的应用前景。该文针对TMR传感器的微弱信号检测和安全防护等问题,提出一种高精度TMR传感器读取专用集成电路(ASIC)和提取传感器物理不可克隆函数(PUF)特性的设计方案。该方案通过设计前端低噪声仪表放大器和高精度模数转换器,并结合斩波技术和纹波抑制技术,实现高精度信号读取和模数转换;利用具备数字输出功能的TMR磁强计比较不同传感器零位偏差,采用多位随机平衡算法完成TMR磁强计的软PUF设计,可产生128 bit PUF响应。TMR传感器读取ASIC利用上海华虹0.35μm CMOS工艺完成流片,并测试磁强计功能和TMR-PUF性能。实验结果表明,在5V电源电压下,TMR磁强计系统功耗约10 mW,噪底可达–140 dBV,3次谐波失真–107 dB;TMR-PUF的唯一性达到47.8%,稳定性为97.85%,与相关文献比较性能优异。 展开更多
关键词 隧穿磁阻传感器 物理不可克隆函数 读取电路
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基于信号传输理论的Glitch物理不可克隆函数电路设计 被引量:5
11
作者 张跃军 汪鹏君 +1 位作者 李刚 钱浩宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2391-2396,共6页
通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路的研究,论文提出一种基于信号传输理论的"毛刺"型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions,Glitch-PUF)方... 通过对信号传输理论、竞争-冒险现象和物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路的研究,论文提出一种基于信号传输理论的"毛刺"型物理不可克隆函数电路(Glitch Physical Unclonable Functions,Glitch-PUF)方案。该方案首先根据偏差延迟的信号传输理论,推导出获得稳定"毛刺"输出的电路级数;然后利用组合逻辑电路的传播延迟差异,结合"1"冒险和"0"冒险获得具有"毛刺"的输出波形,采用多级延迟采样电路实现Glitch-PUF的输出响应。由于"毛刺"信号具有显著的非线性特性,将其应用于PUF电路可有效解决模型攻击等问题。最后在TSMC 65 nm CMOS工艺下,设计128位数据输出的电路结构,Monte Carlo仿真结果表明Glitch-PUF电路具有良好的随机性。 展开更多
关键词 信息安全 物理不可克隆函数电路 信号传输理论 Glitch型物理不可克隆函数
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射频识别LMAP协议改进研究
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作者 何烜 王红军 +1 位作者 袁泉 王伦文 《重庆邮电大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2017年第6期814-821,共8页
安全问题是射频识别技术领域的重要问题,轻量级安全协议成为该技术领域研究的主流。针对轻量级相互认证协议易受克隆攻击、去同步攻击等安全隐患问题,在对原有协议分析的基础上提出了系列改进措施,即通过对原有协议增加时间戳机制、物... 安全问题是射频识别技术领域的重要问题,轻量级安全协议成为该技术领域研究的主流。针对轻量级相互认证协议易受克隆攻击、去同步攻击等安全隐患问题,在对原有协议分析的基础上提出了系列改进措施,即通过对原有协议增加时间戳机制、物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)电路以及改进密钥的生成方式来提高协议的安全性,并利用BAN逻辑对改进协议的安全性进行形式化证明。从安全性、计算量和存储量等方面将改进协议与其他协议进行比较,结果表明,协议安全性高,计算量小,也适合标签的存储量,在射频识别领域安全方面具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 射频识别 协议改进 时间戳机制 puf电路 BAN逻辑
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基于SRAM PUF电路的AES算法设计 被引量:1
13
作者 李刚 汪鹏君 +1 位作者 张跃军 李建瑞 《数学的实践与认识》 北大核心 2015年第9期125-131,共7页
通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路和高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)算法的研究,提出一种基于SRAM PUF电路的AES算法设计方案.方案首先验证SRAM上电初始值具有随机性分布特征,并利用跟... 通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)电路和高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)算法的研究,提出一种基于SRAM PUF电路的AES算法设计方案.方案首先验证SRAM上电初始值具有随机性分布特征,并利用跟轨迹法提取SRAM PUF电路稳定的输出位;其次利用SRAM PUF电路稳定输出值的物理不可克隆属性设计密钥扩展算法,使其具备单向性和硬件识别特性.最后设计所提算法的硬件结构并通过FPGA验证. 展开更多
关键词 物理不可克隆函数 SRAM puf电路 AES算法 算法设计
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