[发明专利]一种可重构多端口物理不可克隆函数电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片密钥产生电路，尤其是涉及一种可重构多端口物理不可克隆函数电路。

背景技术

2001年3月Pappu在《Physical One-Way Functions》中提出的物理不可克隆函数（Physical Unclonable Functions，简称PUF）具有唯一性和不可克隆性，可以被广泛用来作为身份认证和防伪手段。集成芯片上采用PUF技术最早由麻省理工大学的Gassend等研究人员提出。PUF技术是一种芯片领域的“生物特征”识别技术，也可以称之为“芯片DNA”技术，其通过PUF电路提取芯片制造过程中不可避免产生的工艺偏差（包括氧化层厚度，W/L和随机离子参杂等因素），生成无限多个、特有的密钥，这些密钥不可预测和安排，永久存在，即使是芯片的制造商也无法仿制。PUF电路从芯片上动态提取这个芯片所特有的无限多的密钥，这些密钥可以广泛的应用于芯片的安全和防伪。PUF技术可以提高芯片和芯片系统的安全和可靠等级，在芯片安全防伪领域取得了广泛的应用。

基于PUF的安全协议生成的ID具有唯一性和不可克隆性，其相对于其它安全协议在抵御物理攻击、旁道攻击和适用与轻量级协议攻击等方面具有明显的优越性。但是，现有的PUF电路一般是通过一个端口输出密钥，且在一个时钟周期内仅能输出一个密钥，运行速度较慢，另外由于PUF电路提取的芯片制造过程中不可避免产生的工艺偏差是唯一的，从而导致PUF电路的输出密钥是恒定的，无法进行重构，当产品（例如芯片）需要更换密码时，只能将整个PUF电路更换掉，成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以灵活的更换输出密钥，成本较低，且运行速度较快的可重构多端口物理不可克隆函数电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可重构多端口物理不可克隆函数电路，包括输入信号接口、第一控制电路模块、至少两个可重构多端口PUF电路单元和输出信号接口，所述的输入信号接口与所述的第一控制电路模块连接，所述的第一控制电路模块分别与至少两个可重构多端口PUF电路单元连接，至少两个可重构多端口PUF电路单元分别与所述的输出信号接口连接，所述的可重构多端口PUF电路单元包括第二控制电路模块、输入模块、输出模块和随机工艺偏差产生模块，所述的第二控制电路模块设置有使能信号输入端、激励信号输出端、控制信号输出端和输出密钥端口数输出端，所述的输入模块设置有外部信号输入端、激励信号输入端和信号输出端，所述的输出模块设置有端口数输入端、信号输入端和信号输出端，所述的随机工艺偏差产生模块设置有控制信号端、信号输入端和信号输出端，所述的第二控制电路模块的激励信号输出端与所述的输入模块的激励信号输入端连接，所述的第二控制电路模块的输出密钥端口数输出端与所述的输出模块的端口数输入端连接，所述的第二控制电路模块的控制信号输出端与所述的随机工艺偏差产生模块的控制端连接，所述的输入模块的信号输出端与所述的随机工艺偏差产生模块的信号输入端连接，所述的随机工艺偏差产生模块的信号输出端与所述的输出模块的信号输入端连接，所述的输入模块的外部信号输入端接入的信号包括数据信号、地址信号和控制电压信号。

所述的输入模块由第一D触发器、第二D触发器和第三D触发器组成，所述的第一D触发器接入数据信号，所述的第二D触发器接入地址信号、所述的第三D触发器接入控制电压信号和第一时钟信号，所述的随机工艺偏差产生模块包括寄存器堆、振荡器和N个由两个D触发器串联而成的D触发器组，所述的寄存器堆分别与所述的第一D触发器、所述的第二D触发器、所述的振荡器和N个D触发器组连接，所述的振荡器分别与所述的第三D触发器和每个D触发器组中的第一个D触发器连接，每个D触发器组中的第二个D触发器接入所述的第一时钟信号，所述的振荡器的输出信号为第二时钟信号，所述的输出模块由N个输出单元组成，每个输出单元由锁存器和FIFO输出电路串联而成，N个输出单元中的锁存器与N个D触发器组中的第二个D触发器一一对应连接，所述的第二控制电路模块分别与所述的第一D触发器、所述的第二D触发器、所述的第三D触发器和N个输出单元中的FIFO输出电路连接，所述的第一时钟信号的频率为0～50MHz，所述的第二时钟信号的频率为500M-1GHz，N≥2。