本文關鍵詞：基于時延的物理防克隆技術研究與實現

  更多相關文章： 物理防克隆函數 微處理器 現場可編程門陣列 認證 密鑰生成

【摘要】：物理防克隆函數(Physical Unclonable Function, PUF)是物理安全領域的一種熱門技術。憑借防克隆攻擊、防篡改以及輕量級等良好的特性,使其在系統認證及密鑰生成等安全方面具有廣泛的應用前景。隨著研究的深入,物理防克隆函數的實現方式越來越多樣化,基于時延的物理防克隆函數是其中一種比較成熟的方案,其原理簡單、實現方式多樣并展現出了良好的物理防克隆特性。本文設計并實現了基于FPGA的微處理器PUF方案,借鑒微處理器指令執(zhí)行原理提取FPGA陣列上的隨機時延作為該物理實體的標簽,經過在Spartan6 FPGA平臺上測試驗證,基本可以滿足物理防克隆函數的特性和要求。本文首先介紹了物理防克隆函數的相關定義和屬性,分析了基于時延的物理防克隆函數的基本原理,比較和分析了不同實現方式的性能。然后分析了微處理器PUF的基本原理、設計方案并在S3C2440微處理器上進行了驗證性測試,測試結果表明該PUF的實現方案具有可行性。接著給出了基于FPGA的微處理器PUF的系統實現方案,包括軟硬件平臺的介紹、系統結構分析、功能模塊設計與仿真,并對該系統方案進行了測試,針對測試結果分析本文所設計的PUF實現方案的相關屬性。同時,本文將設計實現的物理防克隆函數電路應用于認證和密鑰流生成器中,闡述了認證和密鑰流生成器的實現原理,并分析了本文所設計的物理防克隆函數應用于認證和密鑰流生成器的方式,最后分析了應用于認證后的效果以及生成的密鑰序列的性能,測試結果表明可以有效的實現認證,生成的密鑰流序列隨機性良好。
【關鍵詞】：物理防克隆函數 微處理器 現場可編程門陣列 認證 密鑰生成
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN918.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 國內外研究現狀8-15
• 1.2.1 物理防克隆技術的發(fā)展現狀8-13
• 1.2.2 物理防克隆技術的應用13-15
• 1.3 本文研究內容及組織結構15-16
• 第二章 基于時延的PUF技術16-24
• 2.1 相關定義16-17
• 2.2 物理防克隆函數的評價指標17-18
• 2.3 集成電路中的參數差異18-19
• 2.4 基于時延的PUF技術19-22
• 2.4.1 基于時延的PUF相關技術簡介19-22
• 2.4.2 基于時延的PUF的性能比較22
• 2.5 本章小結22-24
• 第三章 基于微處理器的PUF設計方案24-32
• 3.1 微處理器的工作原理24-25
• 3.2 微處理器的超頻工作性能25-26
• 3.3 基于微處理器的PUF設計方案26-27
• 3.4 實驗結果27-31
• 3.4.1 S3C2440處理器簡介27-28
• 3.4.2 S3C2440指令執(zhí)行情況28-31
• 3.5 本章小結31-32
• 第四章 基于FPGA的微處理器PUF的設計與實現32-58
• 4.1 系統軟硬件開發(fā)平臺32-38
• 4.1.1 硬件開發(fā)平臺32-33
• 4.1.2 相關硬件資源的使用33-37
• 4.1.3 系統軟件平臺37-38
• 4.2 微處理器PUF的FPGA實現38-52
• 4.2.1 系統結構38-39
• 4.2.2 各單元模塊的設計與實現39-52
• 4.3 系統性能測試52-57
• 4.3.1 單元模塊功能測試52-54
• 4.3.2 系統測試54-55
• 4.3.3 PUF屬性測試55-57
• 4.4 本章小結57-58
• 第五章 微處理器PUF技術的應用58-68
• 5.1 認證58-59
• 5.2 隨機密鑰流生成器59-66
• 5.2.1 密鑰流生成器的基礎知識60-62
• 5.2.2 密鑰序列生成器模型描述62-63
• 5.2.3 密鑰流生成器的性能分析63-66
• 5.3 本章小結66-68
• 第六章 總結與展望68-70
• 6.1 全文工作小結68
• 6.2 下一步工作展望68-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及其他科研成果76

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本文編號：933038