一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法技术

本发明专利技术提出了一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法，包括设置阶段和身份认证阶段；在设置阶段HDMI发送机和HDMI接收机之间共享了三个参数：IDS、ID、Gn；HDMI发送机还包含一个参数G

【技术实现步骤摘要】
一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法


[0001]本专利技术涉及视频传输安全保护
，特别是指一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法。

技术介绍

[0002]HDMI(High Definition Multimedia Interface
‑
高清多媒体数字接口)接口标准作为新一代的高清数字接口规范，以其自身宽带宽、安全性高、占用电缆少的特点，自2002年问世以来，迅速抢占着全球高清数字接口市场。作为HDMI关键技术之一的HDCP(High
‑
bandwidth Digital Content Protection
‑
高带宽数字内容保护技术)，广泛应用于各种高清数字设备的视频及其辅助数据传输中。HDCP技术的实质是为利用数字格式进行传输的视频信号加入一层保护，避免数字视频信号被非法盗用。但是，HDCP实质上由逻辑功能器件实现，其电路开销大、成本高，且面临逆向工程等物理攻击的威胁。基于此，迫切需要一种轻量级的、抗克隆攻击的新型高安全性认证技术。本专利技术旨在——即在HDMI接收端嵌入强PUF(Physical Unclonable Function
‑
物理不可克隆函数)电路，在HDMI发送端中搭建相应的激励
‑
响应对数据库，用于相互认证，从而简化HDMI视频传输中关于安全保护的设计又不失其安全性。
[0003]强PUF利用芯片制造过程中不可避免的工艺偏差，把一组二进制输入比特流单向转换为一组二进制输出比特流的函数功能。PUF的输入比特流一般称作激励（Challenge，C），输出比特流一般称作响应（Response，R）；一般的，一个激励唯一的对应一个响应，将这组激励
‑
响应信号称作激励响应对（Challenge
‑
Response Pairs，CRPs）。由于PUF芯片提取的工艺偏差具有很强的随机性，即使是制造商也很难精准复制该随机偏差，无法制造出两片完全相同的PUF实体，即“不可克隆性”。利用其不可克隆性，PUF可以用于身份识别与认证、密钥产生、知识产权保护等信息安全应用。除此之外，PUF还具有反逆向攻击性，因此，把PUF用于HDMI视频传输的认证过程中，能够保证其安全性。

技术实现思路

[0004]针对现有HDCP技术的电路开销大、成本高，且面临逆向工程等物理攻击的威胁的技术问题，本专利技术提出了一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法，在HDMI接收端嵌入强PUF电路，在HDMI发送端中搭建相应的激励
‑
响应对数据库，用于相互认证，从而简化HDMI视频传输中关于安全保护的设计又不失其安全性。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法，包括设置阶段和身份认证阶段；在设置阶段HDMI发送机和HDMI接收机之间共享了三个参数：IDS、ID、Gn；其中，ID为HDMI接收机的身份标识符，IDS为HDMI接收机的伪ID值，G
n
是HDMI发送机产生的随机数，表示作用于PUF的激励；HDMI发送机还包含一个参数G
n+1
，G
n+1
是由激励G
n
作用于PUF产生的响应；HDMI发送机和HDMI接收机内保存了一个随机置换函数F，随机置换函数F由LFSR模块构成；HDMI接
收机保存了一个随机置换函数P，随机置换函数P由PUF模块组成；在身份验证阶段，HDMI发送机和HDMI接收机交换它们的共享信息以相互验证，在视频传输过程HDMI发送机和HDMI接收机需要多次进行相互认证。
[0006]优选地，所述在视频传输过程HDMI发送机和HDMI接收机需要多次进行相互认证的步骤为：步骤一：HDMI发送机广播Req信号给HDMI接收机发出准备传输视频数据的请求；步骤二：HDMI接收机接收到HDMI发送机的请求后，HDMI接收机利用自身的IDS进行响应；步骤三：HDMI发送机根据HDMI接收机的IDS查找到HDMI接收机对应的ID，然后将ID
⊕
G
n
返回给HDMI接收机，HDMI接收机接收到ID
⊕
G
n
后，HDMI接收机使用自身的ID和G
n
验证该响应的正确性；如果是正确的，HDMI发送机通过HDMI接收机的认证；否则，HDMI发送机不通过HDMI接收机的认证；步骤四：HDMI接收机利用随机置换函数P计算得出G
n+1
和G
n+2
，同时，HDMI接收机将G
n
更新为G
n+1
；并利用随机置换函数F计算出K
n
和K
n＇
，HDMI接收机发送G
n+1
⊕
K
n
，G
n+2
⊕
K
n＇
给HDMI发送机；然后HDMI发送机同样利用F函数计算出K
n
和K
n＇
，并把从HDMI接收机接收到的G
n+1
⊕
K
n
做G
n+1
⊕
K
n
⊕
K
n
运算，将利用随机置换函数P计算得出的G
n+1
与HDMI发送机内部存储的G
n+1
作比较，若相同，则HDMI接收机通过HDMI发送机的认证；否则，HDMI接收机不通过HDMI发送机的认证；当HDMI接收机被认证后，HDMI发送机将利用K
n＇
获取G
n+2
，并将G
n
和G
n+1
更新为G
n+1
和G
n+2
，在下一轮认证中使用；步骤五：更新HDMI发送机和HDMI接收机内的参数IDS。
[0007]优选地，所述HDMI接收机利用随机置换函数P计算得出G
n+1
和G
n+2
的方法为：G
n+1
＝P(G
n
)，G
n+2
＝P(G
n+1
)。
[0008]优选地，所述利用随机置换函数F计算出K
n
和K
n＇
的方法为：K
n
＝F(G
n
)，K
n＇
＝F(K
n
)。
[0009]优选地，所述参数IDS的更新方法为：IDS
new
＝F(IDS
old
⊕
G
n
)，其中，IDS
new
为更新后的IDS，IDS
old
为原始的IDS。
[0010]优选地，所述HDMI发送机和HDMI接收机之间以TMDS格式通过Channel0、Channe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法，其特征在于，包括设置阶段和身份认证阶段；在设置阶段HDMI发送机和HDMI接收机之间共享了三个参数：IDS、ID、Gn；其中，ID为HDMI接收机的身份标识符，IDS为HDMI接收机的伪ID值，G
n
是HDMI发送机产生的随机数，表示作用于PUF的激励；HDMI发送机还包含一个参数G
n+1
，G
n+1
是由激励G
n
作用于PUF产生的响应；HDMI发送机和HDMI接收机内保存了一个随机置换函数F，随机置换函数F由LFSR模块构成；HDMI接收机保存了一个随机置换函数P，随机置换函数P由PUF模块组成；在身份验证阶段，HDMI发送机和HDMI接收机交换它们的共享信息以相互验证，在视频传输过程HDMI发送机和HDMI接收机需要多次进行相互认证。2.根据权利要求1所述的基于PUF的视频传输中的嵌入式认证方法，其特征在于，所述在视频传输过程HDMI发送机和HDMI接收机需要多次进行相互认证的步骤为：步骤一：HDMI发送机广播Req信号给HDMI接收机发出准备传输视频数据的请求；步骤二：HDMI接收机接收到HDMI发送机的请求后，HDMI接收机利用自身的IDS进行响应；步骤三：HDMI发送机根据HDMI接收机的IDS查找到HDMI接收机对应的ID，然后将ID
⊕
G
n
返回给HDMI接收机，HDMI接收机接收到ID
⊕
G
n
后，HDMI接收机使用自身的ID和G
n
验证该响应的正确性；如果是正确的，HDMI发送机通过HDMI接收机的认证；否则，HDMI发送机不通过HDMI接收机的认证；步骤四：HDMI接收机利用随机置换函数P计算得出G
n+1
和G
n+2
，同时，HDMI接收机将G
n
更新为G
n+1
；并利用随机置换函数F计算出K
n
和K
n＇
，HDMI接收机发送G
n+1
⊕
K
n
，G
n+2
⊕
K
n＇
给HDMI发送机；然后HDMI发送机同样利用F函数计算出K
n
和K
n＇
，并把从HDMI接收机接收到的G
n+1
⊕
K
n
做G
n+1
⊕
K
n
⊕
K
n
运算，将利用随机置换函数P计算得出的G
n+1
与HDMI发送机内部存储的G
n+1
作比较，若相同，则HDMI接收机通过HDMI发送机的认证；否则，HDMI接收机不通过HDMI发送机的认证；当HDMI接收机被认证后，HDMI发送机将利用K
n＇
获取G
n+2
，并将G
n
和G
n+1
更新为G
...

【专利技术属性】
技术研发人员：范文兵，李中喜，艾璐琳，张璐璐，吴龙，
申请(专利权)人：中音讯谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：