16、基于弛豫振荡器的物理不可克隆函数（ReOPUF）技术解析

基于弛豫振荡器的物理不可克隆函数（ReOPUF）技术解析

1. 电路基础原理

电路接收 n 位输入挑战 “C”，基于两条对称路径间的相对延迟差（Δd = d1 - d2）计算 1 位响应 “R”。输入的延迟由多路复用器（MUXs）的双路径处理决定。具体而言，使用 2 × 1 MUXs 设计，并进行适当调整以获得精确的延迟响应。MUXs 中不同晶体管排列组合的放置会产生特定的延迟，这些延迟通常被视为仲裁器物理不可克隆函数（APUFs）中的工艺变化（PVs）。

当选择（挑战）Ci 为 “0” 时，MUXs 激活直线路径；当 Ci 为 “1” 时，激活交叉路径。同样，作为仲裁器的 MUX 级可以创建一对延迟路径，通过挑战输入进行选择。当向两条路径同时输入上升信号时，会针对特定输入评估输出。两个信号在延迟路径中竞争，仲裁电路（通常使用 D 触发器）捕获较早到达的信号。仲裁器确定哪个上升沿先到达，并根据获胜者将其输出设置为 “0” 或 “1”。例如，给定一个 16 位输入和预定义的挑战，如果路径 1 先到达，则产生输出 “1”；否则，路径 2 先到达则产生 “0”。

2. PUF 质量指标

PUF 的质量通过三个主要指标来衡量：
- 唯一性（Uniqueness） ：衡量不同 PUF 实例在应用相同挑战时产生不同响应的能力。理想情况下，所获得响应之间计算的平均芯片间汉明距离（HD）应为 50%。
- 随机性（Randomness） ：衡量 PUF 响应的不可预测性。对于一个优秀的 PUF 设计，响应位 “1” 和 “0” 的生成应均匀分布，即各占 50%。
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