可驗證裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及硬件校驗，且明確地說但非排他地，涉及綁定驗證以防止通過 替代而篡改和顛覆。
[0002] 相關(guān)申請案的交叉引用
[0003] 本申請案主張2013年12月11日申請的第14/103,599號申請案的權(quán)益，且主張2013 年11月10日申請的第61/902，283號臨時申請案的權(quán)益，所述兩個申請案皆以引用的方式并 入本文中。第2013/0212642號美國專利申請公開案和申請人的同在申請中的第13/829,826 號美國專利申請案的內(nèi)容也以引用的方式并入本文中，尤其是其對于彈性裝置驗證系統(tǒng)的 揭示內(nèi)容，本文中描述的系統(tǒng)的合適實施例可與之一起使用。
【背景技術(shù)】
[0004] PUF的獨特性質(zhì)提供優(yōu)于傳統(tǒng)公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)構(gòu)造的若干優(yōu)勢。一般而 言，PUF提供兩個核心性質(zhì):對較大電路的篡改檢測以及充當(dāng)有噪聲的隨機(jī)啟示程序。第一 特性是來自PUF自身的物理設(shè)計。由于PUF依賴于不可克隆的硬件容差（例如，電線延遲、電 阻，等），因此對PUF或所附接的集成電路的任何修改都會不可逆地更改PUF從挑戰(zhàn)到響應(yīng)的 映射。第二特性是在理想理論模型中采用，其中PUF處理為提供(有噪聲的)對挑戰(zhàn)的響應(yīng)的 啟示程序，其中挑戰(zhàn)與響應(yīng)之間的映射不可在硬件中建?；蛑貜?fù)。Ruhrmair等人 ("Modeling attacks on physical unclonable functions'，，Proceedings of the 17th ACM conference on Computer and Communications Security，CCST0,第237頁到第249 頁，紐約，2010，ACM("Ruhnnair I"））已反駁了建模穩(wěn)健性的主張，且提出對此類攻擊有彈 性的硬件構(gòu)造（Ruhrmair等人，"Applications of high-capacity crossbar memories in cryptography"，IEEE Trans.Nanotechnology，10(3):489_498,2011年5月（"Ruhrmair II"））。因此，假定PUF不可建模的理論構(gòu)造仍令人感興趣，因此現(xiàn)有PUF硬件可被Riihnnair 等人(Riihrmair II)提出的設(shè)計替換。
[0005] 關(guān)于物理不可克隆函數(shù)(PUF)的文獻(xiàn)評估了 PUF硬件設(shè)計的性質(zhì)（例如，Gassend等 人，"ilicon physical random functions'，，Proceedings of the 9th ACM conference on Computer and Communications SecurityACS'OS，第148頁到第160頁，紐約，2002， ACM. ;Katzenbeisser等人，"PUFs :Myth，fact or busted?A security evaluation of physically unclonable functions(PUFs)cast in Silicon"，CHES，第283頁到第301 頁， Springer，2012;Ravikanth，"Physical One-Way Functions"，博士論文，2001 ;Riihrmair II; Suh等人，"Physical Unclonable Functions for Device Authentication and Secret Key Generation"，Proceedings of the ffth Annual Design Automation Conf erence，DAC' 07,第9 頁到第 14頁，紐約，2007，ACM; Yu 等人，"Recombination of Physical Unclonable Functions"，G0MACTech，2010( "Yu I"））提供PUF特性的形式理論模 型，且關(guān)于這些定義的設(shè)計協(xié)議（引自Armknecht等人，"A formalization of the security features of physical functions'，，Proceedings of the 2011 IEEE Symposium on Security and Privacy，SPTl，第397頁到第412 頁，華盛頓特區(qū)，2011; Brzuska等人，"Physically un-cloneable functions in the universal composition framework"，Advances in Cryptology-CRYPTO 2011_31st Annual Cryptology Conference?Lecture Notes in Computer Science第6841卷，第51頁，Springer，2011; Frikkcn 等人，"Robust authentication using physically unclon-able functions'，， Information Security?Lecture Notes in Computer Science第5735卷，第262頁到第277 頁，Springer Berlin Heidelberg，2009;Handschuh等人，"Hardware intrinsic security from physically un-clonable functions"，Towards Hardware-Intrinsic Security， Information Security and Cryptography，第39頁至lj第53頁，Springer Berlin Heidelberg，2010;Kirkpatrick等人，"PUF R0Ks:A hardware approach to read-once keys"，Proceedings of the 6th ACM Symposium on Information ? Computer and Communications Security，ASIACCS711，第155頁到第164頁，紐約，2011，ACM;Paral等人， "Reliable and efficient PUF-based key generation using pattern matching'，， Hardware-Oriented Security and Trust(HOST)，2011 IEEE International Symposium， 第128133頁，2011 年6月；Ruhrmair等人，"PUFs in Security Protocols:Attack Models and Security Evaluations"，2013 IEEE Symposium on Security and Privacy，第286頁 到第300頁，2013( "Ruhrmair IIP) ;van Dijk等人，"Physical Unclonable Functions in Cryptographic Protocols：Security Proofs and Impossibility Results'，，Cryptology ePrint Archive，Report 2012/228,2012;Wu等人，"On foundation and construction of physical unclonable functions'，，Cryptology ePrint Archive ^Report 2010/171， 2010;Yu等人，"Lightweight and Secure PUF Key Storage using limits of Machine Learning'，，Proceedings of the 13th International Conference on Cryptographic Hardware and Embedded Systems，CHEST 1，第358 頁到第373 頁，桕林，海德堡，2011， Springer_Vcrlag("Yu
[0006] Ravikanth在其博士論文中介紹了物理單向函數(shù)的概念物理構(gòu)造是基于光學(xué)器 件，使用經(jīng)由半透明凝膠點火的激光器的光斑模式來建構(gòu)不可克隆的單向函數(shù)。這一精密 工作導(dǎo)致并不依賴于精確機(jī)械對準(zhǔn)和測量的物理不可克隆函數(shù)(PUF)的更為實際的構(gòu)造。 [0007] Gassend等人介紹了經(jīng)由集成電路建構(gòu)的PUF的概念D這一工作通過Ravikanth去 除對機(jī)械對準(zhǔn)和輸出測量所必需的精確要求而改善了使用光學(xué)器件的原始物理單向函數(shù) 構(gòu)造。通過在集成電路中實施PUF，硬件廣泛可用且易于集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。
[0008] Suh等人介紹了 PUF的環(huán)形振蕩器構(gòu)造，其具有許多合乎需要的性質(zhì)。具體來說，環(huán) 形振蕩器設(shè)計容易在硬件中實施，穩(wěn)健且不可預(yù)測。作者表明環(huán)形振蕩器構(gòu)造展現(xiàn)46%的 芯片間變化，但僅具有0.5%的芯片內(nèi)變化。
[0009] Riihrmair II描述了緩解Ruhrmair I表明的現(xiàn)有PUF構(gòu)造的問題的一個候選方 向。其介紹了超高信息含量(SHIC)PUF的概念JHIC-PUF含有大量信息（例如，101()位），而具 有構(gòu)造所不可避免的自為施加的緩慢讀出速率。因此，如果對手嘗試獲取全挑戰(zhàn)-響應(yīng)對集 合，那么實現(xiàn)這一目標(biāo)所需的時間將超過裝置的壽命。使用光刻橫桿式存儲器，小PUF要將 需要至少三年的連續(xù)讀取才能全部建模。隨著納米技術(shù)的開發(fā)，非光刻橫桿式(約10nm)將 需要數(shù)十年來全部建模。因此，SHIC-PUF的安全性獨立于對手的計算能力且固有地與物理 構(gòu)造相關(guān)。另外，橫桿可用作覆層PUF，其保護(hù)下伏電路。
[0010] Yu I描述了將裝置的獨特硬件特性處理為基因材料的PUF構(gòu)造。類似于基因重組， 這些性質(zhì)可重組以產(chǎn)生與原始材料具有不同特性的輸出。在作者的構(gòu)造中，可更改PUF以提 供NIST可校驗隨機(jī)輸出、指數(shù)挑戰(zhàn)空間和實值輸出。真實隨機(jī)輸出為用于密碼強驗證協(xié)議 的必需特性。實值輸出促進(jìn)軟決策錯誤校正，其中報告信號和強度兩者(Yu等人，"Secure and Robust Error Correction for Physical Unclonable Func