29、物理不可克隆函数多值去偏方法研究

物理不可克隆函数多值去偏方法研究

1. 去偏方法背景与传统去偏问题

在物理不可克隆函数（PUF）的应用中，去偏是一个重要的环节。传统的去偏方法在处理PUF响应时存在一些问题。例如，使用CDRE（这里未详细介绍其具体含义，但作为一种传统去偏方式说明）去偏时，去偏数据为1时进行特定操作，否则为0。在重建过程中，有噪声的响应Y ′会基于去偏数据D进行重建。然而，去偏操作会使最终响应长度减少。Y（或Y ′）的期望熵被限制为np0p1 × (1 −pr)，其中n是X（或X′）的响应长度，pr是随机锁存器的出现概率。需要注意的是，随机锁存器的响应被视为噪声，对Y的熵没有贡献。随着X的偏差增加，最终响应长度会减小，这意味着对于有偏差的PUF，可能需要增加PUF响应长度来生成足够的长度。但如果增加响应长度的实现成本过高，就需要一种更高效、开销更低的去偏方法。

2. 多值去偏方法提出

为了解决上述问题，提出了一种适用于三值PUF响应的有效去偏方法。该方法从[12]中提到的注册方法给出的三值响应中生成二进制输出和去偏数据。在重建时，它能从有噪声的三值响应和去偏数据中生成（有噪声的）去偏响应。

其基本思想是将随机锁存器r的输出视为擦除位，并应用基于汉明擦除距离的纠错码（ECC）。虽然随机锁存器的错误检测会导致多值响应出现错误，但该去偏方法能通过纠错从三值输入生成二进制输出。

在重建时，响应位的错误模式如图5所示，ps→s′表示注册时的值s在重建时变为s′的概率。由于随机锁存器的错误检测是错误的主要原因，所以p0→r、p1→r、pr→0和pr→1的概率较大，而p0→1和p1→0的概率非常小。在这种假设下，可以基于最小距离解码生成y′i来纠正错误，因为r与0以及