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专利号: 2021105501586
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于偏差补偿的高可靠Arbiter PUF电路,其特征在于,包括响应生成和响应重构两个过程;在响应生成阶段,当输入某一个激励Ci时,偏差补偿Arbiter PUF电路可以生成响应Ri、偏移方向Di和可靠标志位Fi;Ri和Di被保存起来,在响应重构阶段,当再次输入该激励Ci时,可以根据辅助数据Di和Fi恢复出响应Ri;

所述基于偏差补偿的高可靠Arbiter PUF电路由一个N级开关延迟模块和一个仲裁器模块构成,还包括一个偏差补偿模块和一个数据产生模块;

所述生成可靠标志位Fi的步骤如下:

令控制信号S=1,K=0,产生测试输出Ti1;偏差补偿模块将附加延迟模块接到延迟链1中,假设延迟链1对输入信号的延迟时间为T1,延迟链2对输入信号的延迟时间为T2,由于附加延迟模块能够产生时间为Tc的延迟,此时延迟链1的总延迟为T1+Tc,两条延迟链的延迟差值ΔT1=ΔT+Tc被输入到仲裁器中,产生测试输出Ti1,此时Ti1在数据产生模块内部经过DVI1的2路,再经过DVI2和MUX后输出并存储在寄存器REG4中;改变控制信号使S=1,K=1,产生测试输出Ti2;此时偏差补偿模块将附加延迟模块接到延迟链2中;此时两条延迟链的延迟差值ΔT2=ΔT‑Tc被输入到仲裁器中,产生测试输出Ti2;此时Ti2在数据产生模块内部经过DVI1的2路和DVI2的2路后,与上一轮存储在寄存器REG4的Ti1异或,生成可靠标志位Fi,Fi被存储在寄存器REG4中;当Fi=0时,表示Ti1和Ti2相同,代表PUF电路在激励Ci下产生的响应Ri是可靠的,将不随温度和电压的变化而变化;否则,证明Ri是不可靠的,响应恢复阶段需要进行偏差补偿;

所述生成响应Ri和偏移方向Di的过程如下:

再次改变控制信号使S=0,偏差补偿模块中的两路输出T1和T2直接经过MUX1和MUX2的1路接入仲裁器,产生输出响应Ri,然后再经过数据产生模块DVI1中的1路,将Ri存储在寄存器REG1中;当下一位响应Ri输入到数据产生模块以后,上一轮的响应Ri‑1就被存到REG2中;Fi控制寄存器REG3是否进行更新,当Fi为1时,REG1和REG2中的响应Ri和Ri‑1经过异或之后得到偏移方向Di并存入寄存器REG3;当Fi为0时,寄存器REG3的数据被锁住保持不变,此时生成的偏移方向值即为上一轮生成的偏移方向值;

所述响应重构过程如下:

当Fi=0时,证明响应Ri是可靠的,此时不需要进行偏差补偿;因此基本延迟模块的两路输出T1和T2直接经过MUX1和MUX2接入仲裁器,产生响应输出Ri,Ri经过数据产生模块内的DVI1直接存储到寄存器REG1中;

当Fi=1时,证明响应Ri是不可靠的,此时需要进行偏差补偿从而提升响应的可靠性;由于偏移方向值Di由本轮的响应Ri与上一轮响应Ri‑1的值异或得到,因此将Di与Ri‑1进行异或得到真正的偏差补偿方向Bi,即Bi=Di⊕Ri‑1;

当Bi=0时,偏差补偿模块将附加延迟模块接到延迟链1,由于附加延迟模块能够产生时间为Tc的延迟,此时延迟链1的总延迟为T1+Tc,两条延迟链的延迟差值ΔT=T1‑T2+Tc被输入到仲裁器中,产生响应Ri,Ri经过数据产生模块内的DVI1直接存储到寄存器REG1中;

当Bi=1时,将附加延迟模块接到延迟链2,此时两条延迟链的延迟差值ΔT=T1‑T2‑Tc被输入到仲裁器中,产生响应Ri,Ri经过数据产生模块内的DVI1直接存储到寄存器REG1中。

2.根据权利要求1所述的电路,所述偏差补偿模块由一个附加延迟单元、两个二选二多路选择器A1、A2和两个二选一的多路选择器MUX构成。

3.根据权利要求2所述的电路,所述附加延迟单元可以产生时间为Tc的延迟,用来加入到上下两路延迟链。

4.根据权利要求3所述的电路,所述多路选择器A1用来将附加延迟模块分别接入上下两路延迟链,所述多路选择器A2用于确保两路延迟链接入到仲裁器的端口不发生改变,所述MUX用于从两路输入中选择一路输出,经仲裁器仲裁之后,由数据产生模块产生相对应的输出;多路选择器由控制信号控制,当控制信号为0时,MUX的第1路输入接通到输出;当控制信号为1时,MUX的第2路输入接通到输出。

5.根据权利要求4所述的电路,所述仲裁器模块用于判断比较两路延迟通路的差值从而产生数字响应信息。

6.根据权利要求1所述的电路,所述数据产生模块包括两个响应寄存器REG1和REG2、一个偏移方向寄存器REG3、一个可靠标志位寄存器REG4、两个异或逻辑模块XOR、两个1‑2数据分配器和一个2‑1MUX;数据分配器和多路选择器都受信号K和S的控制进行选择输出,控制信号为0时,从1路输出;控制信号为1时,从2路输出。