[发明专利]基于DRAM PUF密钥的专用显示器系统

说明书

本发明公开了基于DRAM PUF密钥的专用显示器系统，其包括服务器端和显示器端，所述服务器端包括加密模块、哈希模块、数据编码模块和发送模块；所述显示器端包括密钥生成模块、接收模块、数据解码模块、解密模块、哈希模块、判定模块、显示控制模块和显示驱动模块；本系统可以在任意含有DRAM的显示器中，对接收的信息进行验证，防止接收的信息被篡改或者调换。

技术领域

本发明涉及一种基于DRAM PUF密钥的专用显示器系统，属于嵌入式系统安全技术领域。

背景技术

物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)依靠电路制造过程中产生的非人为、不可控的细微差异，造成了电路的非对称性。例如，尽管电路中所有的半导体器件都是在同一个晶圆上使用同样的掩模版制作而成，理论上具有同样的特性与结构，但是在制造过程中，光刻线宽差异和硅片表面微观不均匀等因素会使得其输出产生差异。而这种差异又是无法设计和无法克隆的，这使得每一个电路都具有类似人类指纹的独特性质。此外，由于PUF产生的物理指纹可以直接从硬件设备中提取生成，无需像传统密钥一样存储于EEPROM、Flash等非易失性存储器(Non-volatile Memory,NVM)中，从而避免了许多针对存储器的攻击方式。因此PUF被广泛应用于密钥生成、身份认证等信息安全领域。

近年来，DRAM PUF得到了研究人员的广泛关注。一方面，相较于SRAM，DRAM仅需一个晶体管和一个电容即可表示一比特数据，其存储密度要大得多。另一方面，相较于BR PUF等其他PUF，DRAM PUF不需要额外的硬件或FPGA电路即可实现，能大大降低使用成本。

另外，在智慧城市政策的推行下，各个城市正如火如荼地进行城市智慧化建设，而显示屏作为城市建设重要媒介之一，打造智慧互动的显示屏正成为一大趋势。目前，越来越多的电子显示屏被用于政府机关、机场、地铁、医院、学校、商贸中心、企事业单位等人群高度聚集的区域，用于信息播放、广告投放等。但这些设备都有可能因为黑客攻击、蓄意恶搞等原因播放不良视频，造成恶劣的社会影响，这使得设计出具有数据认证功能的显示器迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DRAM PUF密钥的专用显示器系统，将DRAM PUF密钥作为AES对称加密的密钥，利用数字摘要技术进行认证。该方案只有通过认证的数据才能够被显示，没有通过认证的数据不能被显示，确保显示的内容未经篡改或调换，解决现有显示器易被黑客攻击、被蓄意恶搞等安全性低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

基于DRAM PUF密钥的专用显示器系统，其包括服务器端和显示器端，所述服务器端包括加密模块、哈希模块、数据编码模块和发送模块；所述显示器端包括密钥生成模块、接收模块、数据解码模块、解密模块、哈希模块、判定模块、显示控制模块和显示驱动模块。

所述加密模块，与数据编码模块连接，将Database中预先存储的DRAM PUF密钥作为加密算法的密钥，用于将显示数据DATA加密成密文。

所述哈希模块，在服务器端，与数据编码模块，用于对显示数据加密，生成特定比特长度的信息摘要；在显示器端，与解密模块和判定模块连接，用于对解密模块解密后的数据进行加密，生成特定比特长度的信息摘要，将这两者的进行比对就能判断显示器端接收到的信息是否被篡改或者调换。

所述数据编码模块，与加密模块、哈希模块和发送模块连接，将服务器端哈希模块生成的信息摘要W与加密模块加密的密文Mac以特定的编码模式进行编码，并将编码后的信息捆绑打包给发送模块。

所述发送模块，与数据编码模块和显示器端接收模块连接，用于将服务器端数据编码模块编码后的信息发送给显示器端接收模块。

所述密钥生成模块，与解密模块连接，包含注册和重构两个阶段，用于从含有DRAM的设备中生成稳定的DRAM PUF安全密钥，作为解密模块中加密算法的密钥。