用于物理不可克隆功能（PUF）电路的误差校正电路制造技术

本公开涉及用于物理不可克隆功能(PUF)电路的误差校正电路。该误差校正电路包括冗余位存储器、输出整流器电路、误差比较器、误差计数器、误差位存储器、误差更新比较器、输出更新电路和冗余位更新电路。误差校正电路识别PUF电路的一组输出位中的永久误差位，消除永久误差位，并产生一组更新的输出位。

【技术实现步骤摘要】
用于物理不可克隆功能(PUF)电路的误差校正电路
本专利技术总体涉及物理不可克隆功能(PUF)电路，并且更具体地，涉及用于PUF电路的误差校正电路。
技术介绍
仅举几例，金融机构、政府和消费者公司每天产生大量的机密数据。机密数据包括个人和企业的财务数据、操作数据和个人数据。不幸的是，这种机密数据往往遭到黑客攻击，因此数据安全和数据窃取的防范非常重要。密码学是在大多数通信网络中提供数据安全的重要工具。经由软件实现的数据安全通常使用存储在存储器中的机密密钥(例如密码、个人识别码(PIN)等)。黑客经常尝试通过访问存储器并窃取机密密钥来获取机密数据。为了防止外部攻击，使用物理不可克隆功能(PUF)电路。PUF电路是具有包括密钥产生和质询-响应认证的应用的专用电路。由于随机过程的变化，即使具有相同的布局，也没有两个集成电路是同样的。变化在制造过程中是固有的，并且相对变化随着制造过程的进步而增加。也就是说，由于制备条件的变化，硅基PUF的微结构具有差异。因此，硅基PUF通常是防篡改的并且耐克隆的。基于延迟的硅PUF利用这些变化的存在，并且使用每个芯片的唯一延迟特性来产生秘密密钥。例如，在质询-响应系统中，不同的PUF由于PUF的微结构的差异而对相同的质询产生不同的响应。PUF电路的一个挑战是确保PUF电路正常操作。例如，PUF电路可以接收N位质询并产生M位响应。由于老化和物理条件的变化，PUF电路可能产生错误的M位响应，这将导致认证PUF电路的问题。M位响应中的误差可以被分类为临时误差和永久误差。临时误差是由变化诸如温度、电压波动、电磁干扰等的物理条件引起的，而永久误差是由PUF电路的老化引起的。永久误差不取决于物理条件。为了解决误差的问题，可以使用误差校正电路。误差校正电路将接收错误的响应，校正误差，并提供经校正的响应。然而，可以由误差校正电路校正的误差的数量受到阈值的限制。并且由于老化，误差可能随着时间而增加。如果误差的数量大于阈值，则误差校正电路将无法校正附加误差，并且PUF电路将输出错误的响应。由于老化引起的误差可能是由于PUF电路的健康状况下降引起的。因此，具有能够识别PUF电路的健康状况下降的PUF电路的健康指示电路将是有利的。能够补偿老化引起的永久误差也是有利的。附图说明当结合附图阅读时，将更好地理解本专利技术的优选实施例的以下详细描述。本专利技术通过示例的方式进行了例示，并不受附图的限制，在附图中相同的附图标记指示相似的元件。图1是根据本专利技术的实施例的用于确定PUF电路是否最佳运行的误差指示电路的示意性框图；图2是根据本专利技术的实施例的误差校正电路的示意性框图；图3是例示根据本专利技术的实施例的用于确定图1的PUF电路是否最佳运行的方法的流程图；和图4A和图4B是例示根据本专利技术的实施例的用于更新对图2的PUF电路发出的质询的响应的方法的流程图。具体实施方式附图的详细描述旨在作为本专利技术的当前优选实施例的描述，并不旨在表示可以实践本专利技术的唯一形式。应该理解的是，相同或相当的功能可以通过旨在包含在本专利技术的精神和范围内的不同实施例来实现。在一个实施例中，本专利技术提供了连接到PUF电路的误差指示电路，其中PUF电路接收质询作为一组输入位并且产生响应作为一组输出位。所述一组输入位被编码以提供对存储在冗余位存储器中的一组冗余位的访问。误差指示电路包括连接到PUF电路和冗余位存储器的输出整流器电路。输出整流器电路分别接收所述一组输出位和所述一组冗余位，并产生一组经整流的输出位。误差比较器连接到PUF电路和输出整流器电路。误差比较器分别接收所述一组输出位和所述一组经整流的输出位，并基于所述一组输出位与所述一组经整流的输出位的按位比较，产生一组误差位。第一误差计数器连接到误差比较器，接收所述一组误差位，并基于所述一组误差位产生误差计数值。标志比较器连接到第一误差计数器，接收误差计数值，并且当误差计数值大于第一阈值时设置标志。该标志提供了PUF电路的健康状况的指示。当所述一组输出位的输出位与所述一组输出位的对应的经整流的输出位不匹配时，误差比较器设置所述一组误差位的误差位。由第一误差计数器产生的误差计数值包括所设置的所述一组误差位的误差位之和。如果输出整流器电路能够例如使用正向校正来校正所述一组输出位的'n'位，那么第一阈值为n-1或更小，因此标志在电路将不能够校正所有检测到的误差之前被升高。因此，标志指示由输出整流器电路校正的误差的数量正接近可由输出整流器电路校正的最大误差数量。在另一实施例中，本专利技术提供了连接到PUF电路的误差校正电路。误差校正电路包括上述实施例的输出整流器和误差比较器，以及连接到误差比较器的第二误差计数器。第二误差计数器接收一组误差位，并产生一组计数值，所述一组计数值指示对于误差位中的每一个，每个所述位没有改变状态的PUF电路的操作周期的数量。误差更新比较器连接到第二误差计数器，接收所述一组计数值，识别大于第二阈值的计数值，并产生对应的一组标志位，其中当对应的计数值大于第二阈值时设置标志位。当被设置时，标志位指示对应的误差位包括永久误差。第二误差计数器可以连接到误差位存储器以便于为误差位中的每一个产生累积计数值。输出更新电路可以连接到误差更新比较器，用于接收标志位，并且基于标志位产生一组更新的输出位。更新的输出位可以从误差校正电路输出，其中更新的输出位指示对于PUF电路的下一次使用，经整流的输出将包括永久误差的校正。冗余位更新电路可以连接到输出更新电路，用于接收更新的输出位，产生一组更新的冗余位，并将更新的冗余位存储在冗余位存储器中。在一个实施例中，冗余位存储器是误差校正电路的一部分，并且冗余位存储器包括可编程只读存储器(ROM)，其允许更新的冗余位存储在存储器中以动态地校正检测到的永久误差。在又一个实施例中，本专利技术提供了一种用于确定PUF电路的健康状况的方法，其中PUF电路接收质询作为一组输入位，并产生响应作为一组输出位。该方法包括使用所述一组输出位和一组冗余位用输出整流器电路产生一组经整流的输出位，并由误差比较器将所述一组输出位与所述一组经整流的输出位进行比较以产生一组误差位。如果对应的输出位与对应的经整流的输出位匹配，则误差位具有第一值，如果对应的输出位与对应的经整流的输出位不匹配，则具有第二值。该方法还包括利用第一误差计数器产生误差计数值，其中误差计数值是具有第二值的一组误差位的位数之和。将误差计数值与第一阈值进行比较，并且如果误差计数值大于第一阈值，则设置标志。该标志提供了PUF电路的健康状况的指示。本专利技术的各种实施例包括用于更新对PUF电路的质询的响应的系统和方法。PUF电路接收一组输入位并产生一组输出位。输出整流器电路基于一组冗余位和输出位产生一组经整流的输出位。误差比较器将输出位和经整流的输出位进行比较，并产生一组误差位。误差计数器计数由误差比较器检测到的误差的发生(即，计数每个误差发生了多少次)。误差更新比较器确定计数的误差的数量是否超过预定阈值，并产生标志。输出更新电路接收标志并产生一组更新的输出位。冗余位更新电路接收更新的输出位并识别更新的输出位的更新的冗余位。以这种方式，如果相同的误差发生多于预定次数，则设置指示误差为永久的标志。然后冗余位存储器被更新以适应任何这样的永久误本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接到物理不可克隆功能PUF电路的误差指示电路，其中PUF电路接收质询作为一组输入位，并产生响应作为一组输出位，并且其中所述一组输入位被编码以提供对存储在冗余位存储器中的一组冗余位的访问，所述误差指示电路包括：输出整流器电路，连接到所述PUF电路和所述冗余位存储器以分别接收所述一组输出位和所述一组冗余位，并产生一组经整流的输出位；误差比较器，连接到所述PUF电路和所述输出整流器电路以分别接收所述一组输出位和所述一组经整流的输出位，并基于所述一组输出位与所述一组经整流的输出位的按位比较产生一组误差位；第一误差计数器，连接到所述误差比较器用于接收所述一组误差位，并且基于所述一组误差位产生误差计数值；以及标志比较器，连接到所述第一误差计数器用于接收所述误差计数值，并且当所述误差计数值大于第一阈值时设置标志。

【技术特征摘要】
1.一种连接到物理不可克隆功能PUF电路的误差指示电路，其中PUF电路接收质询作为一组输入位，并产生响应作为一组输出位，并且其中所述一组输入位被编码以提供对存储在冗余位存储器中的一组冗余位的访问，所述误差指示电路包括：输出整流器电路，连接到所述PUF电路和所述冗余位存储器以分别接收所述一组输出位和所述一组冗余位，并产生一组经整流的输出位；误差比较器，连接到所述PUF电路和所述输出整流器电路以分别接收所述一组输出位和所述一组经整流的输出位，并基于所述一组输出位与所述一组经整流的输出位的按位比较产生一组误差位；第一误差计数器，连接到所述误差比较器用于接收所述一组误差位，并且基于所述一组误差位产生误差计数值；以及标志比较器，连接到所述第一误差计数器用于接收所述误差计数值，并且当所述误差计数值大于第一阈值时设置标志。2.根据权利要求1所述的误差指示电路，其中，当所述一组输出位的输出位与所述一组输出位的对应的经整流的输出位不匹配时，所述误差比较器设置所述一组误差位的误差位，并且由所述第一误差计数器产生的所述误差计数值包括所述一组误差位的所设置的误差位之和。3.根据权利要求1所述的误差指示电路，其中所述输出整流器电路能够校正所述一组输出位的“n”位，并且所述第一阈值为n-1或更小。4.根据权利要求1所述的误差指示电路，其中所述标志指示由所述输出整流器电路校正的误差的数量正接近由所述输出整流器电路能够校正的最大误差数量。5.一种连接到物理不可克隆功能PUF电路的误差校正电路，其中PUF电路接收质询作为一组输入位，并产生响应作为一组输出位，并且其中所述一组输入位被编码以提供对存储在冗余位存储器中的一组冗余位的访问，所述误差指示电路包括：输出整流器电路，连接到所述PUF电路和所述冗余位存储器以分别接收所述一组输出位和所述一组冗余位，并产生一组经整流的输出位；误差比较器，连接到所述PUF电路和所述输出整流器电路以分别接收所述一组输出位和所述一组经整流的输出位，并基于所述一组输出位与所述一组经整流的输出位的按位比较来产生一组误差位；第二误差计数器，连接到所述误差比较器用于接收所述一组误差位并产生一组计数值，所述一组计数值指示对于误差位中的每一个，每个所述位没有改变状态的所述PUF电路的操作周期的数量；以及误差更新比较器，连接到所述第二误差计数器用于接收所述一组计数值，识别大于第二阈值的计数值，以及产生对应组的标志位，其中当对应的计数值大于所述第二阈值时设置标志位，并且其中当被设置时，所述标志位指示对应的误差位包括永久误差。6.根据权利要求5所述的误差校正电路，还包括连接到所述第二误差计数器的误差位存储器，其中针对所述误差位中的每一个误差位，累积计数值被存储在所述误差位存储器中。7.根据权利要求5所述的误差校正电路，其中，当误差位不改变状态时，所述第二误差计数器递增计数值，并且当所述误差位改变状态时，递减所述计数值。8.根据权利要求5所述的误差校正电路，还包括连接到所述误差更新比较器的输出更新电路，用于接收所述标志位，并且基于所述标志位产生一组更新的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚晓旭，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL