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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种基于FPGAs的全统一PUF和TRNG硬件安全原语电路，包括熵源电路、数据选择器、熵源采集器和偏差后处理电路；其中，熵源电路是由一个双输入与非门使能信号单元与两个单输入反相器构成；偏差后处理电路包含n个一阶偏差后处理器，任意一个一阶偏差后处理器包含三个D触发器，一个二输入与门，一个反相器和两个异或门。本发明能在PUF中收集丢弃的熵源并为TRNG操作提供动态熵，从而能在一块物联网边缘设备上同时设计TRNG和PUF两种安全原语，减少熵源电路的浪费并提高设备的鲁棒性。

主权项：1.一种基于FPGAs的全统一PUF和TRNG硬件安全原语电路，其特征是由n行m列个熵源电路、n个数据选择器、n个熵源采集器和偏差后处理电路；任意第i个熵源电路是由一个双输入与非门使能信号单元与两个单输入反相器构成，i∈[1,n×m]；所述双输入与非门使能信号单元中包含一个使能输入端EN，一个数据输入端NAND和一个输出端NOUT；任意一个单输入反相器包含一个输入端ROIN和一个输出端ROUT；任意第i个熵源电路中的第1个反相器的输出端ROUT1_i与第2个反相器的输入端ROIN2_i相连；以所述第2个反相器的输入端ROUT2_i作为第i个熵源电路的输出端；第2个反相器的输出端ROUT2_i与所述与非门的数据输入端NAND_i相连；任意第j个数据选择器MUX_j具有m个数据输入端、个数据选择端和一个数据输出端；任意第j个数据选择器的m个数据输入端分别与第j行的m个熵源电路的输出端相连；j∈[1,n]；第k个数据输入端根据个数据选择端的输入值选择第k个熵源电路的输出端并连接至熵源采集器的第j个输入端；k∈[1,m]；所述偏差后处理电路包含n个一阶偏差后处理器，任意第j个一阶偏差后处理器包含三个D触发器，一个二输入与门，一个反相器和两个异或门；任意第j个一阶偏差后处理器的第一个触发器FF0_j的输入端btn与第j个熵源采集器的输出端相连；第j个一阶偏差后处理器的第一个异或门的一个输入端S0与第j个熵源采集器的输出端相连，另一个输入端与第一个触发器FF0_j的输出端S1相连；第j个一阶偏差后处理器的二输入与门的一个输入端S2与第一个异或门的输出端相连，另一个输入端与FF0_j的输出端S1相连；第j个一阶偏差后处理器的第二个触发器FF1_j的输入端与第二个异或门的输出端相连；第二个异或门的一个输入端S4与第二个触发器FF1_j的输出端相连，另一个输入端与所述二输入与门的输出端S3相连；第二个触发器FF1_j的输出端输出真随机数TRNG；第j个一阶偏差后处理器的反相器的输入端与所述二输入与门的输出端S3相连；反相器的输出端与第三个触发器FF2_j的使能端CE相连；第j个一阶偏差后处理器的第三个触发器FF2_j的输入端与第一个触发器FF0_j的输出端S1相连；第三个触发器FF2_j的输出端输出物理不可克隆函数PUF。

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