【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及强puf电路，尤其是涉及一种结合混沌映射的高安全性强puf电路。
技术介绍
1、近年来，物联网在各个领域中覆盖，成为生活和工作不可缺少的工具。目前，物联网设备在环境监测、智慧交通、医疗信息管理等多个领域有所应用，随着业务范围的逐渐扩大，其安全问题也随之暴露在人们的视野中。物联网设备通常不能抵抗物理攻击，特别是经济实用的物联网硬件通常不提供安全存储，这使得通过硬件攻击(如微探测和反向工程)和侧信道攻击获取敏感信息成为可能。物理不可克隆函数(physically unclonablefunction，puf)作为一种芯片指纹提取技术，利用集成电路特有的纹理特征信息结合各类密码算法以及安全协议可实现数据安全存储和信息交互认证，具有低开销、高安全性和高鲁棒性等特点，可有效抵御物理层面的攻击。puf根据其激励响应对的数量不同可分为强puf和弱puf，其中强puf的激励响应对数量呈指数级，常用于设备认证等。
2、现有apuf电路为一种典型的强puf电路，结构如图1(a)所示，包括由64n个选择单元级联而成的信号延时单元和仲裁器，n为大于等于1的整数。在64n位激励信号c＝c1c2c3…c64n的作用下，信号平行或交叉通过各个选择单元，形成两条延时路径，如图1(b)所示，每个选择单元对应接入一位激励信号，当某个选择单元接入的激励信号为0时，信号平行通过该选择单元，当某个选择单元接入的激励信号为1时，信号交叉通过该选择单元。仲裁器由交叉耦合与非门组成，如图1(c)所示，仲裁器通过比较两条延时路径信号到达的先后顺序，判决
3、机器学习可在无法提前知道puf内部结构的情况下，依赖获取的大量数据，分析数据规律，构建puf激励响应模型，精准预测输入新数据对应的输出响应。由于apuf延时差呈线性累加关系，其激励响应易通过线性方式分类，因此apuf极易受到机器学习攻击，安全性不高。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能抵抗机器学习攻击，安全性较高的结合混沌映射的高安全性强puf电路。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种结合混沌映射的高安全性强puf电路，包括apuf单元、激励选择模块、循环移位模块、混沌映射发生器、响应选择模块和寄存器，所述的apuf单元包括64n个选择单元、6n个仲裁器和一个二输入与门，n为大于等于1的整数，每个选择单元均具有激励端、两个输入端和两个输出端，所述的选择单元的激励端用于接入激励信号，所述的选择单元在其激励端接入的激励信号控制下平行导通或者交叉导通，所述的二输入与门具有两个输入端和一个输出端，每个仲裁器均具有两个输入端和一个输出端，第1个选择单元的两个输入端连接，且其连接端为所述的apuf单元的触发端，第k个选择单元的两个输出端与第k+1个选择单元的两个输入端一一对应连接，k＝1，2，…，64n-1，第h个选择单元的两个输出端与第(h-14n)/10+1个仲裁器的两个输入端一一对应连接，h＝14n,14n+10，14n+20，…，64n；64n个选择单元的激励端构成所述的apuf单元的64n位激励端，用于接入64n位激励信号；6n个仲裁器的输出端构成所述的apuf单元的6n位响应输出端，所述的apuf单元的6n位响应输出端用于输出6n位响应信号，第64n个选择单元的两个输出端与所述的二输入与门的两个输入端一一对应连接，所述的二输入与门的输出端为所述的apuf单元的状态输出端，所述的apuf单元的状态输出端用于输出代表所述的apuf单元工作状态的状态信号，所述的寄存器具有6n位输入端和两个输出端，所述的激励选择模块具有时钟端、第一输入端、第二输入端、使能端、输出端、触发端和状态输出端，所述的循环移位模块具有第一输入端、第二输入端、控制端、输出端和使能端，所述的响应选择模块具有第一输入端、第二输入端、第一控制端、第二控制端、状态输出端、数据输出端、响应输出端和响应完成输出端，所述的混沌映射发生器具有时钟端、输入端、输出端和触发端，所述的混沌映射发生器的时钟端和所述的激励选择模块的时钟端均用于接入时钟信号clk，时钟信号clk的频率为100mhz；所述的激励选择模块的第二输入端和所述的混沌映射发生器的输入端均用于接入外部原始激励信号datain_64，所述的激励选择模块的输出端和所述的apuf单元的64n位激励端连接，所述的混沌映射发生器的输出端与所述的循环移位模块的第一输入端连接，所述的循环移位模块的控制端和所述的激励选择模块的使能端连接，所述的循环移位模块的输出端和所述的激励选择模块的第一输入端连接，所述的循环移位模块的第二输入端和所述的响应选择模块的数据输出端连接，所述的循环移位模块的使能端和所述的响应选择模块的状态输出端连接，所述的激励选择模块的状态输出端和所述的响应选择模块的第一控制端连接，所述的响应选择模块的第二控制端和所述的apuf单元的状态输出端连接，所述的响应选择模块的第一输入端与所述的寄存器的第一输出端连接，所述的响应选择模块的第二输入端与所述的寄存器的第二输出端连接，所述的寄存器的6n位输入端与所述的apuf单元的6n位响应输出端一一对应连接；所述的混沌映射发生器的触发端和所述的apuf单元的触发端均用于接入触发信号trig，触发信号trig的频率为19200hz；当所述的触发信号trig为低电平时，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元均进入待机状态，当所述的触发信号trig为高电平时，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元均进入工作状态；当所述的混沌映射发生器处于工作状态时，输入其处的时钟信号clk的上升沿为有效上升沿，当所述的混沌映射发生器处于待机状态时，输入其处的时钟信号clk的上升沿为无效上升沿；当所述的抗机器学习攻击强puf开始工作时，所述的触发信号trig控制下，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元周期性的进入工作状态，直至所述的抗机器学习攻击强puf工作完成，每当所述的apuf单元进入一个工作状态，所述的apuf单元就先进入响应生成阶段，再进入响应输出阶段，在响应生成阶段，所述的apuf单元在其64n位激励端接入的64n位激励信号控制下，依次产生6n位响应信号，当6n位响应信号产生后，所述的apuf单元就进入响应输出阶段，此时所述的apuf单元将当前产生的产生6n位响应信号通过其6n位响应输出端输出，直至当前工作状态结束；当所述的apuf单元处于待机状态时，其状态输出端输出的状态信号为0，当所述的apuf单元处于工作状态，且在响应生成阶段时，其状态输出端输出的状态信号为0，当所述的apuf单元处于工作状态，且在响应输出阶段时，其状态输出端输出的状态信号为1；
3、所述的混沌映射发生器处预设有如式(1)所述的基于64n位激励的logistic映射，
4、
5、其中，m表示所述的混沌映射发生器处累本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合混沌映射的高安全性强PUF电路，其特征在于包括APUF单元、激励选择模块、循环移位模块、混沌映射发生器、响应选择模块和寄存器，所述的APUF单元包括64n个选择单元、6n个仲裁器和一个二输入与门，n为大于等于1的整数，每个选择单元均具有激励端、两个输入端和两个输出端，所述的选择单元的激励端用于接入激励信号，所述的选择单元在其激励端接入的激励信号控制下平行导通或者交叉导通，所述的二输入与门具有两个输入端和一个输出端，每个仲裁器均具有两个输入端和一个输出端，第1个选择单元的两个输入端连接，且其连接端为所述的APUF单元的触发端，第k个选择单元的两个输出端与第k+1个选择单元的两个输入端一一对应连接，k＝1，2，…，64n-1，第h个选择单元的两个输出端与第(h-14n)/10+1个仲裁器的两个输入端一一对应连接，h＝14n,14n+10，14n+20，…，64n；64n个选择单元的激励端构成所述的APUF单元的64n位激励端，用于接入64n位激励信号；6n个仲裁器的输出端构成所述的APUF单元的6n位响应输出端，所述的APUF单元的6n位响应输出端用于输出6n位响应信号，
2.根据权利要求1所述的一种结合混沌映射的高安全性强PUF电路，其特征在于所述的激励选择模块包括...
【技术特征摘要】
1.一种结合混沌映射的高安全性强puf电路，其特征在于包括apuf单元、激励选择模块、循环移位模块、混沌映射发生器、响应选择模块和寄存器，所述的apuf单元包括64n个选择单元、6n个仲裁器和一个二输入与门，n为大于等于1的整数，每个选择单元均具有激励端、两个输入端和两个输出端，所述的选择单元的激励端用于接入激励信号，所述的选择单元在其激励端接入的激励信号控制下平行导通或者交叉导通，所述的二输入与门具有两个输入端和一个输出端，每个仲裁器均具有两个输入端和一个输出端，第1个选择单元的两个输入端连接，且其连接端为所述的apuf单元的触发端，第k个选择单元的两个输出端与第k+1个选择单元的两个输入端一一对应连接，k＝1，2，…，64n-1，第h个选择单元的两个输出端与第(h-14n)/10+1个仲裁器的两个输入端一一对应连接，h＝14n,14n+10，14n+20，…，64n；64n个选择单元的激励端构成所述的apuf单元的64n位激励端，用于接入64n位激励信号；6n个仲裁器的输出端构成所述的apuf单元的6n位响应输出端，所述的apuf单元的6n位响应输出端用于输出6n位响应信号，第64n个选择单元的两个输出端与所述的二输入与门的两个输入端一一对应连接，所述的二输入与门的输出端为所述的apuf单元的状态输出端，所述的apuf单元的状态输出端用于输出代表所述的apuf单元工作状态的状态信号，所述的寄存器具有6n位输入端和两个输出端，所述的激励选择模块具有时钟端、第一输入端、第二输入端、使能端、输出端、触发端和状态输出端，所述的循环移位模块具有第一输入端、第二输入端、控制端、输出端和使能端，所述的响应选择模块具有第一输入端、第二输入端、第一控制端、第二控制端、状态输出端、数据输出端、响应输出端和响应完成输出端，所述的混沌映射发生器具有时钟端、输入端、输出端和触发端，所述的混沌映射发生器的时钟端和所述的激励选择模块的时钟端均用于接入时钟信号clk，时钟信号clk的频率为100mhz；所述的激励选择模块的第二输入端和所述的混沌映射发生器的输入端均用于接入外部原始激励信号datain_64，所述的激励选择模块的输出端和所述的apuf单元的64n位激励端连接，所述的混沌映射发生器的输出端与所述的循环移位模块的第一输入端连接，所述的循环移位模块的控制端和所述的激励选择模块的使能端连接，所述的循环移位模块的输出端和所述的激励选择模块的第一输入端连接，所述的循环移位模块的第二输入端和所述的响应选择模块的数据输出端连接，所述的循环移位模块的使能端和所述的响应选择模块的状态输出端连接，所述的激励选择模块的状态输出端和所述的响应选择模块的第一控制端连接，所述的响应选择模块的第二控制端和所述的apuf单元的状态输出端连接，所述的响应选择模块的第一输入端与所述的寄存器的第一输出端连接，所述的响应选择模块的第二输入端与所述的寄存器的第二输出端连接，所述的寄存器的6n位输入端与所述的apuf单元的6n位响应输出端一一对应连接；所述的混沌映射发生器的触发端和所述的apuf单元的触发端均用于接入触发信号trig，触发信号trig的频率为19200hz；当所述的触发信号trig为低电平时，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元均进入待机状态，当所述的触发信号trig为高电平时，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元均进入工作状态；当所述的混沌映射发生器处于工作状态时，输入其处的时钟信号clk的上升沿为有效上升沿，当所述的混沌映射发生器处于待机状态时，输入其处的时钟信号clk的上升沿为无效上升沿；当所述的抗机器学习攻击强puf开始工作时，所述的触发信号trig控制下，所述的混沌映射发生器和所述的apuf单元周期性的进入工作状态，直至所述的抗机器学习攻击强puf工作完成，每当所述的apuf单元进入一个工作状态，所述的apuf单元就先进入响应生成阶段，再进入响应输出阶段，在响应生成阶段，所述的apuf单元在其64n位激励端接入的64n位激励信号控制下，依次产生6n位响应信号，当6n位响应信号产生后，所述的apuf单元就进入响应输出阶段，此时所述的apuf单元将当前产生的产生6n位响应信号通过其6n位响应输出端输出，直至当前工作状态结束；当所述的apuf单元处于待机状态时，其状态输出端输出的状态信号为0，当所述的apuf单元处于工作状态，且在响应生成阶段时，其状态输出端输出的状态信号为0，当所述的apuf单元处于工作状态，且在响应输出阶段时，其状态输出端输出的状态信号为1；所述的混沌映射发生器处预设有如式(1)所述的基于64n位激励的logistic映射，
2.根据权利要求1所述的一种结合混沌映射的高安全性强puf电路，其特征在于所述的激励选择模块包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器、第一与门、第一二输入选择器和第二二输入选择器，所述的第一寄存器和所述的第二寄存器均具有输入端、时钟端和输出端；所述的第一与门具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述的第一二输入选择器和所述的第二二输入选择器均具有第一输入端、第二输入端、选择端和输出端；所述的第四寄存器具有使能端、输入端、时钟端、复位端、置位端和输出端；所述的第三寄存器具有使能端、输入端、时钟端和输出端；所述的第一寄存器的输入端和所述的第一与门的第一输入端连接，且其连接端为所述的激励选择模块的触发端，所述的第一寄存器的时钟端、所述的第二寄存器的时钟端、所述的第三寄存器的时钟时钟端和所述的第四寄存器的时钟端连接，且其连接端为所述的激励选择模块的时钟端，所述的第一寄存器的输出端和所述的第一与门的第二输入端连接，所述的第一与门的输出端和所述的第二寄存器的输入端连接，所述的第二寄存器的输出端分别与所述的第二二输入选择器的第二输入端和所述的第四寄存器的置位端连接，所述的第二二输入选择器的第一输入...
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