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公開番号2024080685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-13
出願番号2023203672
出願日2023-12-01
発明の名称適応型物理的複製不可能関数(PUF)の安定化集積回路
出願人智能資安科技股ふん有限公司
代理人個人
主分類H04L 9/10 20060101AFI20240606BHJP(電気通信技術)
要約【課題】適応型物理的複製不可能関数(PUF)スタビライザと不揮発性メモリとを含むPUFの安定化集積回路を提供する。
【解決手段】適応型物理的複製不可能関数の安定化集積回路1において、PUFスタビライザは、複数のPUFユニットと、統計プロセッサと、多数決ジェネレータと、ダークビットマスクとを有する。統計プロセッサは、1つのPUFユニットに対して複数回の測定を行い、複数の異なる結果を出力する。多数決ジェネレータは、複数の異なる結果を累積した統計結果を出力し、かつ、1ビットであるPUFビットを出力する。ダークビットマスクは、いくつかの不安定なPUFユニットをダークビットマスクとしてマークする。不揮発性メモリは、いくつかのダークビットマスクを格納し、特定の数列でダークビットをPUFスタビライザに置換する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
PUFスタビライザと不揮発性メモリとを含む適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路において、
前記PUFスタビライザは、
いくつかの不安定なPUFユニットと、いくつかの安定なPUFユニットとを備える複数のPUFユニットと、
前記複数のPUFユニットにそれぞれ電気通信可能に接続され、１つの前記PUFユニットに対して所定期間内に複数回の測定を行い、前記測定で得られた複数の異なる結果を累積した統計結果を出力する統計プロセッサと、
前記統計プロセッサに電気通信可能に接続され、前記統計結果に応じて１ビットであるPUFビットを出力する多数決ジェネレータと、
複数の前記PUFユニットにそれぞれ電気通信可能に接続され、前記いくつかの不安定なPUFユニットをいくつかのダークビットマスクとしてマークするダークビットマスクとを含み、
前記不揮発性メモリは、前記PUFスタビライザに電気通信可能に接続され、いくつかの前記ダークビットマスクを格納し、前記ダークビットマスクは、複数のダークビットを有し、特定の数列で前記ダークビットを前記PUFスタビライザに置換する、
ことを特徴とする適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記PUFユニットは、前記PUFユニットが複数の前記測定を行うときに、複数の前記測定を複数の異なる結果として出力する誤り率を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項３】
前記不揮発性メモリの電源を切っても、いくつかの前記ダークビットマスクは、前記不揮発性メモリに格納されたままである、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項４】
前記多数決ジェネレータは、複数の前記測定の数を半分にし、前記PUFビットは、前記統計結果が前記半分の値より大きい場合は１であり、前記統計結果が前記半分の値より小さい場合は０である、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項５】
前記PUFスタビライザは、
前記統計プロセッサに並列で電気通信可能に接続され、決定の強さを有し、前記PUFユニットのそれぞれが出力した複数の異なる結果を前記決定の強さに応じてダークビットマスクをそれぞれ算出する複数のマルチラウンド安定化ユニットと、
複数の前記マルチラウンド安定化ユニットにそれぞれ１対１の対応で電気通信可能に接続され、前記ダークビットマスクでダークビットの数をそれぞれカウントし合計する複数の積算器と、
複数の前記積算器にそれぞれ１対１の対応で電気通信可能に接続され、前記マルチラウンド安定化ユニットが得られたダークビットマスクを一時保存する複数のレジスタと、
複数の前記積算器および複数の前記レジスタに電気通信可能に接続され、所定数のダークビットを有し、前記所定数のダークビットに応じて前記ダークビットマスクを選出するセレクタとをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項６】
前記PUFスタビライザは、第１の安定値と、第２の安定値と、ループ回数値とを有し、前記統計結果を第１の定数と比べると、前記第１の定数は、異なる結果を累積する回数と前記マルチラウンド安定化ユニットうちの設定値との差値であり、前記統計結果が前記第１の定数よりも大きい場合に、前記第１の安定値を逆に設定し、前記統計結果を第２の定数と比べると、前記第２の定数は前記設定値であり、前記統計結果が前記第２の定数よりも小さい場合に、前記第２の安定値を逆に設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項７】
前記第１の安定値は１であり、前記第２の安定値は１であり、前記ループ回数値は０である、
ことを特徴とする請求項６に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項８】
前記PUFスタビライザは、
前記ダークビットマスクを受信することができ、前記ダークビットマスクをダークビット位置と安定ビット位置に区分するダークビットスキャナと、
前記多数決ジェネレータに電気通信可能に接続され、第２のPUFビットストリームが入力されたときに、安定ビットストリームを出力することができるように前記安定ビット位置を受信する安定ビット抽出装置と、
前記多数決ジェネレータに電気通信可能に接続され、前記PUFビットが入力されたときにマスクのPUFビットを出力することができるように、前記ダークビット位置を受信するPUFビット再構成器と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項９】
前記PUFスタビライザは、
前記安定ビット抽出装置に電気通信可能に接続され、前記安定ビットストリームを受信し、前記安定ビットストリームを複数の安定ビットシーケンスに区分するジェネレータセットと、
前記ジェネレータセットに電気通信可能に接続され、前記安定ビットシーケンスを受信するとともに、マスクビットストリームを形成し、前記マスクビットストリームを前記PUFビット数再構成器に入力する少数決ジェネレータと、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。
【請求項１０】
前記第２のPUFビットストリームと前記PUFビットストリームとは、異なる時点で生成され、前記マスクのPUFビット誤り率は前記PUFビットより大きくない、
ことを特徴とする請求項８に記載の適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報セキュリティに関し、特に、適応型物理的複製不可能関数（PUF、Physical Unclonable Function）の安定化集積回路（IC）に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
物理的複製不可能関数（PUF，Physical Unclonable Function）は、新しい暗号化コンポーネントであり、一般に暗号化／復号化分野に使用され、集積回路（IC）内のゲート回路または接続２線（リード線）の間での製造工程の不整合によって生じるランダムな差を抽出し、そのランダムな差を用いて一定のルールに従った暗号化(応答)信号を生成し、生成、利用、保存、破棄過程におけるキーのセキュリティ問題に対処することができる。
【０００３】
電源がオンにすると、PUF応答信号が自動的に生成され、電源がオフになると、応答信号が自動的にカットされる。したがって、PUF応答信号を暗号キーとして使用する場合には、キーをメモリに格納する必要がなく、キーの格納に関するセキュリティ上の懸念がなくなる。また、PUFは、原理や構造が単純で、低消費電力、物理的複製不可能、かつ予測不可能などの特性を有し、情報セキュリティ分野では計り知れない研究価値および広い応用前景を有する。
【０００４】
従来のPUFは、より多くのハードウェアリソースを必要とするため、コスト削減を考えると、RFIDシステムなどのセキュリティが満足できる暗号化アプリケーションを実現することは困難である。今まで既に提出したPUF構造はすべて、性能上でハードウェアの実施コストが高く、安全性および信頼性が悪いなどの問題があり、それに加えて、現在、重量級の誤り訂正コードに依存しており、誤り訂正の過程において、計算量が非常に大きく、物理的な実装にはオーバーヘッドも非常に大きく、比較的高いウェハ生産コストをもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの目的は、高度に互換性のあるアルゴリズムで補正とセキュリティの両方を満たすことができ、プロセス間、特に半導体プロセス（Semi-conductor Processes）間、およびクロスソース型に使用することができる適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路を提供することにある。
【０００６】
本発明は、PUFスタビライザと不揮発性メモリとを含む適応型物理的複製不可能関数（PUF）の安定化集積回路を提供する。
【０００７】
前記PUFスタビライザは、複数のPUFユニットと、統計プロセッサと、多数決ジェネレータと、ダークビットマスクとを有する。複数の前記PUFユニットにはいくつかの不安定なPUFユニットと、いくつかの安定なPUFユニットとを含む。前記統計プロセッサは複数のPUFユニットにそれぞれ電気通信可能に接続され、１つの前記PUFユニットに対して所定期間内に複数回の測定を行い、複数の前記測定応答結果を累積した統計結果を出力する。前記多数決ジェネレータは前記統計プロセッサに電気通信可能に接続され、統計結果に応じて１ビットであるPUFビットを出力する。前記ダークビットマスクは、複数の前記PUFユニットにそれぞれ電気通信可能に接続され、いくつかの不安定なPUFユニットをいくつかのダークビットマスクとしてマークする。
【０００８】
前記不揮発性メモリは前記PUFスタビライザに電気通信可能に接続され、いくつかの前記ダークビットマスクを格納し、前記ダークビットマスクは、複数のダークビットを有し、特定の数列で前記ダークビットを前記PUFスタビライザに置換する。
【０００９】
好ましい実施形態では、さらに、前記PUFユニットは、前記PUFユニットが複数の前記測定を行うときに、複数の前記測定を複数の異なる結果として出力する誤り率を有する。
【００１０】
好ましい実施形態では、さらに、前記不揮発性メモリの電源を切っても、いくつかの前記ダークビットマスクは、前記不揮発性メモリに格納されたままである。
（【００１１】以降は省略されています）

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