基于FPGA的低開銷ROPUF研究與設計.pdf

1、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)電路具有高速并行的數(shù)據(jù)處理功能、低功耗以及可重復編程等特點，被大量應用于汽車電子、消費產品、醫(yī)療設備等領域。隨著FPGA的廣泛應用，伴隨著FPGA的信息安全和硬件安全問題越來越突出，如知識產權（Intellectual property，IP核）核的非授權使用、密鑰的安全存儲和硬件木馬等。物理不可克隆函數(shù)(Physical Unclonable Fu

2、nction，PUF)通過利用芯片固有的制造偏差，能夠產生唯一隨機的響應序列，有效地支持上述硬件安全問題的解決。
　　本文設計了一種基于Xilinx6系列FPGA的一種低開銷環(huán)形振蕩器(Ring Oscillator，RO)PUF。在Xilinx6系列的FPGA中，查找表(Look Up Table，LUT)具有六輸入和雙輸出，且每個六輸入雙輸出的LUT由兩個五輸入單輸出的LUT和一個選擇器組成。通過在每個五輸入單輸出LUT內實現(xiàn)

3、一個選擇器和一個反相器，然后將LUT級連，在同一CLB內形成兩個RO。通過控制端配置所有RO，使每個RO內形成兩條有效的環(huán)形通路。再依次使能相鄰兩個RO，計算它們的頻率差，得到PUF的響應序列。
　　通過在Xilinx Spartan6系列的FPGA開發(fā)板上對本文所提出的ROPUF進行實驗并統(tǒng)計16組RO PUF的響應序列數(shù)據(jù)，結果表明，本文所設計的基于FPGA的低開銷RO PUF可行，具有硬件開銷低的特點，且具有較強的隨機性和良