一种基于PUF的冯诺依曼密钥生成器去偏算法
摘要文本
本发明涉及数字集成电路设计及安全防伪技术领域，公开了一种基于PUF的冯诺依曼密钥生成器去偏算法，包括两个阶段，分别为密钥注册阶段和密钥恢复阶段; 本发明通过PUF生成原始响应X，原始响应X每连续四位视为一个四元组，通过冯诺依曼算法对四元组数据进行对比，根据对比结果及辅助数据相或计算后选择将对应原始数据直接存入或根据不同情况进行异或计算，筛选丢弃原始响应中1111和0000两种极端情况，最终本技术中PUF所生成的响应Y中数据“1”所占的比例几乎为50%，极大的增强了PUF响应的偏置特性，对比于经典冯诺依曼去偏算法的响应利用率的25%，本技术将响应利用率提升到了87%，极大得增加了PUF响应的利用率。。来自：马 克 团 队
申请人信息
- 申请人:湖北工业大学
- 申请人地址:430070 湖北省武汉市洪山区南李路28号
- 发明人: 湖北工业大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种基于PUF的冯诺依曼密钥生成器去偏算法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311812023.8 |
| 申请日 | 2023/12/27 |
| 公告号 | CN117478327B |
| 公开日 | 2024/3/19 |
| IPC主分类号 | H04L9/18 |
| 权利人 | 湖北工业大学 |
| 发明人 | 贺章擎; 叶凌; 马丹; 罗其瑞; 张寅 |
| 地址 | 湖北省武汉市洪山区南李路28号 |
专利主权项内容
1.一种基于PUF的冯诺依曼密钥生成器去偏算法，其特征在于，包括两个阶段，分别为密钥注册阶段和密钥恢复阶段；密钥注册阶段包括以下步骤：S1：由PUF生成原始响应X，通过冯诺依曼算法去偏最终输出无偏响应Y，同时产生去偏辅助数据H；同时由随机数生成器生成随机字符串S，通过编码器生成码字C，随机字符串S使用KDF函数导出密钥K；S2：码字C和无偏响应Y进行异或得到辅助数据W，辅助数据W与去偏置辅助数据H一起传输到恢复阶段；密钥恢复阶段包括以下步骤：S3：由PUF输出受噪音影响后的响应X'，响应X'通过去偏置辅助数据H恢复出无偏响应Y'；S4：无偏响应Y'和辅助数据W的逆运算得到噪音码字C', 将噪音码字C'经过解码器解产生随机字符串S'，最终通过KDF函数导出密钥K'；所述S1包括以下步骤：S1.1：由PUF生成原始响应X，将原始响应X的每四位字符作为一个四元组，四元组内字符记为(A1、A2、B1、B2)；S1.2：将原始响应X四元组内字符A1、A2、B1、B2进行对比输出, 获得辅助数据D的第一位字符Q1和第二位字符Q2；0S1.3：将每组四元组中得到的D两位字符Q1与Q2通过相或操作计算得到辅助数据D；01S1.4：当D=1，进入步骤S1.5，当D≠1，进入步骤S1.11；11S1.5：当D为1时，将辅助数据D与D中的两位字符Q1与Q2按位进行对比; 110S1.6：当D=11，进入步骤S1.7，当D≠11，进入步骤S1.8；00S1.7：如果辅助数据D与D中的两位字符Q1与Q2都相等，即D为11时，将原始响应X对应的四元组四位字符A1、A2、B1、B2直接存入响应Y中; 100S1.8：当D不为11时, 即D对应为10或01时，判断Q1与D是否相等，当Q1=D时进入步骤S1.9，当Q1≠D时，进入步骤S1.10；00111S1.9：当Q1=D时，将对应的四元组中字符B1、B2与A1、A2进行异或，得到异或字符B3和B4，最终将A1、A2、B3、B4存入响应Y中；1S1.10：当Q1≠D时，将对应的四元组中字符B1、B2与A1、A2进行异或，得到异或字符A3和A4，最终将A3、A4、B1、B2存入响应Y中；1S1.11：当D不为1时，D对应为00，将原始响应X对应的四元组中的A1和B2进行异或，A1和B2异或得到的D的第一位字符J1, 将原始响应X对应的四元组中的A2和B1进行异或，A2和B1异或得到的D的第二位字符J2；100000S1.12：将得到的J1和J2进行异或操作得到一位字符D，若D的字符J1与D字符J2均相同，则将对应的四元组字符A1、A2、B1、B2舍弃，若D的字符J1与D字符J2均不同，将对应的四元组字符A1、A2、B1、B2直接存入响应Y中。1010001000。www.macrodatas.cn