物理不可克隆函数-PUF

 

时间：2022/09/05

 

一. 简介

PUF技术是一组微型延迟电路，其通过提取芯片制造过程中的差异，生成无数个独特的、不可预测的“密钥”。输入也称为激励（Challenge），输出也称为响应（Response），PUF的一组输入输出称为激励——响应对（Challenge——Response Pair，CRP）。激励和响应之间的关系仅仅由设备的某些物理差异决定，由于芯片制造过程中产生的差异，具有不可复制的特性，因此，PUF技术使得芯片具有防伪功能。

 

二. 特性

理想PUF具有唯一性、单向性和不可破坏性[47]。设PUF模块为P，任意的两个激励为𝐶1、𝐶2，将激励输入PUF模块产生响应记为PUF(P,𝐶1)=𝑅1。则理想PUF的三个特性可以描述为：

1. 唯一性

对于同一个PUF模块，如果激励相同（𝐶1=𝐶2），那么,如公式2-1所示，经过该PUF模块产生的响应相同的概率为1；对于不同的PUF模块，如公式2-2所示，即使激励相同（𝐶1=𝐶2），响应相同的概率为0。

2. 单向性

PUF模块所产生的响应是不可预测的，对于任意的响应𝑅1（∀𝑅1∈response），对于某个特定的PUF模块，如公式2-3所示，找到某个满足PUF(P,𝐶1)=𝑅1的激励𝐶1（𝐶1∈challenge）是不可能的。

3. 不可破坏性

对包含PUF模块的设备进行任何物理攻击，都将导致其PUF模块的物理特性的破坏。因此，在任何概率多项式时间内, 攻击者对设备进行物理攻击的成功率是可以忽略的。

由此可见，在RFID系统中使用PUF模块有以下优点：
（1） 在短时间内对输入信号做出响应。
（2） 不同的PUF模块对相同的信号输入，会产生不同的输出。
（3） PUF模块的输出取决于采集电路的差异，而不是数学函数，因此具有不可预测性。

 

参考文献：

[1]陈欣. 基于PUF的射频识别安全认证协议研究[D].南京邮电大学,2020.DOI:10.27251/d.cnki.gnjdc.2020.000604.