本文關(guān)鍵詞：基于時延的物理防克隆技術(shù)研究與實現(xiàn)

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【摘要】：物理防克隆函數(shù)(Physical Unclonable Function, PUF)是物理安全領(lǐng)域的一種熱門技術(shù)。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(tǒng)認(rèn)證及密鑰生成等安全方面具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著研究的深入,物理防克隆函數(shù)的實現(xiàn)方式越來越多樣化,基于時延的物理防克隆函數(shù)是其中一種比較成熟的方案,其原理簡單、實現(xiàn)方式多樣并展現(xiàn)出了良好的物理防克隆特性。本文設(shè)計并實現(xiàn)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(jī)時延作為該物理實體的標(biāo)簽,經(jīng)過在Spartan6 FPGA平臺上測試驗證,基本可以滿足物理防克隆函數(shù)的特性和要求。本文首先介紹了物理防克隆函數(shù)的相關(guān)定義和屬性,分析了基于時延的物理防克隆函數(shù)的基本原理,比較和分析了不同實現(xiàn)方式的性能。然后分析了微處理器PUF的基本原理、設(shè)計方案并在S3C2440微處理器上進(jìn)行了驗證性測試,測試結(jié)果表明該P(yáng)UF的實現(xiàn)方案具有可行性。接著給出了基于FPGA的微處理器PUF的系統(tǒng)實現(xiàn)方案,包括軟硬件平臺的介紹、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析、功能模塊設(shè)計與仿真,并對該系統(tǒng)方案進(jìn)行了測試,針對測試結(jié)果分析本文所設(shè)計的PUF實現(xiàn)方案的相關(guān)屬性。同時,本文將設(shè)計實現(xiàn)的物理防克隆函數(shù)電路應(yīng)用于認(rèn)證和密鑰流生成器中,闡述了認(rèn)證和密鑰流生成器的實現(xiàn)原理,并分析了本文所設(shè)計的物理防克隆函數(shù)應(yīng)用于認(rèn)證和密鑰流生成器的方式,最后分析了應(yīng)用于認(rèn)證后的效果以及生成的密鑰序列的性能,測試結(jié)果表明可以有效的實現(xiàn)認(rèn)證,生成的密鑰流序列隨機(jī)性良好。
【關(guān)鍵詞】：物理防克隆函數(shù) 微處理器 現(xiàn)場可編程門陣列 認(rèn)證 密鑰生成
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 物理防克隆技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀8-13
• 1.2.2 物理防克隆技術(shù)的應(yīng)用13-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 基于時延的PUF技術(shù)16-24
• 2.1 相關(guān)定義16-17
• 2.2 物理防克隆函數(shù)的評價指標(biāo)17-18
• 2.3 集成電路中的參數(shù)差異18-19
• 2.4 基于時延的PUF技術(shù)19-22
• 2.4.1 基于時延的PUF相關(guān)技術(shù)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(jié)22-24
• 第三章 基于微處理器的PUF設(shè)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(shè)計方案26-27
• 3.4 實驗結(jié)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(jié)31-32
• 第四章 基于FPGA的微處理器PUF的設(shè)計與實現(xiàn)32-58
• 4.1 系統(tǒng)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(guān)硬件資源的使用33-37
• 4.1.3 系統(tǒng)軟件平臺37-38
• 4.2 微處理器PUF的FPGA實現(xiàn)38-52
• 4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2.2 各單元模塊的設(shè)計與實現(xiàn)39-52
• 4.3 系統(tǒng)性能測試52-57
• 4.3.1 單元模塊功能測試52-54
• 4.3.2 系統(tǒng)測試54-55
• 4.3.3 PUF屬性測試55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 微處理器PUF技術(shù)的應(yīng)用58-68
• 5.1 認(rèn)證58-59
• 5.2 隨機(jī)密鑰流生成器59-66
• 5.2.1 密鑰流生成器的基礎(chǔ)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(jié)66-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文工作小結(jié)68
• 6.2 下一步工作展望68-70
• 參考文獻(xiàn)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