面向信息安全晶片的物理不可克隆函式電路建模與實現

《面向信息安全晶片的物理不可克隆函式電路建模與實現》是汪鵬君為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向信息安全晶片的物理不可克隆函式電路建模與實現
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：汪鵬君
• 依託單位：寧波大學

項目摘要

物理不可克隆函式(Physical Unclonable Functions, PUF)電路屬於晶片特徵識別電路。它通過提取製造過程中無法避免引入的工藝偏差，產生無限多個特有的數據信息，具有唯一性、隨機性和不可克隆性等特性，能有效實現身份認證和密鑰產生。將其套用於信息安全晶片中，可以極大地提高密鑰信息的安全性，達到防禦各類攻擊的目的。鑒此，本項目旨在通過對CMOS電路工藝偏差的研究，揭示晶片紋理特徵與激勵-回響之間的內在關係，提出新型PUF電路的積體電路設計方法，實現PUF電路與安全晶片的硬體復用。主要研究內容包括：PUF電路的模型構建及問題屬性論證；高性能低成本PUF電路的結構設計；PUF電路與密碼算法的融合套用；PUF電路的性能評測與最佳化等。研究成果將為新一代積體電路設計提供理論依據和方法指導，推動高性能安全晶片的廣范套用。

結題摘要

安全晶片能夠使系統有效防禦木馬、病毒等的攻擊，從而避免信息泄露或保障系統安全可靠工作，在社會日常生活的各個方面正在發揮越來越重要的作用。同時，隨著攻擊模式的不斷演化升級和攻擊破壞性的不斷提高，安全晶片的有效性受到越來越嚴峻的考驗。物理不可克隆函式（Physical Unclonable Functions, PUF）電路是晶片領域的“DNA特徵識別技術”，利用矽片製造過程不可避免的工藝偏差，如光刻引起的特徵尺度變化和隨機摻雜導致的閾值電壓波動等，來產生無限多個密鑰。將這些具有唯一性、隨機性和不可克隆性的密鑰套用於信息安全晶片中，可以極大地提高密鑰信息的安全性，達到防禦各類攻擊的目的。 本項研究以提高晶片安全性能和防禦攻擊性能為目標，以PUF電路工藝偏差研究為切入點，探索其與電路激勵、回響之間的因果關係，進而解決包括新型PUF電路構建及其與密碼算法有機融合方式等安全晶片設計關鍵問題，並對具體攻擊方式下的安全晶片設計以及作為安全晶片核心部件之一的真隨機數發生等問題開展了研究。主要研究內容包括：PUF電路模型構建及高性能PUF電路結構設計、PUF電路與密碼算法融合設計、PUF電路性能評測與最佳化、防禦惡意攻擊電路設計、真隨機數發生器設計等。 項目研究任務已順利完成，所發展或設計的相關理論、算法、電路以及最佳化方案均經過相應實驗驗證，性能指標滿足預期指標要求或高於同時期已報導同類成果。基於研究成果已發表學術論文43篇，被SCI收錄7篇，EI收錄13篇。其中國內外核心期刊論文31篇，學術會議論文12篇。已獲授權發明專利10項，獲授權電路布圖設計4項。本項研究培養博士研究生4人，碩士研究生14人。研究成果適應當前社會生活發展的需要，所涉及相關關鍵技術具有重要理論價值和廣闊的套用前景。其進一步轉換推廣對我國信息安全晶片設計、積體電路設計以及國家經濟健康發展、社會穩定都具有積極作用。