9、从统计到电路：未来物理不可克隆函数的基础

从统计到电路：未来物理不可克隆函数的基础

在物理不可克隆函数（PUF）的研究中，如何提高其可靠性、降低环境影响以及增加熵值是关键问题。本文将深入探讨相关技术，包括补偿环境影响、处理相关工艺变化、身份映射和测试等方面。

1. 补偿环境影响

环境因素如温度和电压会对PUF的可靠性产生显著影响。为了补偿这些影响，提出了一些方案。
- 可配置环形振荡器 ：可配置环形振荡器可以映射到单个可配置逻辑块（CLB）中。研究表明，温度和电压对PUF的可靠性有明显影响。例如，在不同温度和电压条件下，PUF的稳定性会发生变化。
- 合作环形振荡器 ：另一种方案是使用合作环形振荡器。根据环形振荡器的响应自适应地构建环形振荡器组，这种方法可以显著节省面积。但由于组形成数据依赖于环境参数（如温度），可能会泄露PUF内部结构的细节，因此需要对这些数据进行充分保护。

2. 补偿相关工艺变化

相关工艺变化（Correlated Process Variations，CPV）会降低从现场可编程门阵列（FPGA）中提取的熵。为了解决这个问题，可以采用以下策略：
- 空间组织策略 ：在FPGA中，环形振荡器的频率存在空间依赖性。为了减少相关变化的影响，应只比较相邻环形振荡器的频率。但这种简单策略会减少熵的数量。
- 公共质心技术 ：使用冗余环形振荡器建立公共平均值，然后分析该平均值的差异。例如，对于一组四个频率为A、B、C、D的环形振荡器，评估差分 (A + D) - (C + B)。