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申请/专利权人：湖北大学

摘要：本发明公开了一种适用于FPGA平台的差分互补仲裁器PUF电路，通过对两个具有相同布局布线特征的互补仲裁器PUF进行差分比较生成输出响应和与响应稳定性相关的辅助信息。其中，互补仲裁器PUF电路由脉冲同步电路、互补延时电路和仲裁器组等三部分构成；可在FPGA平台实现具有较好对称性的仲裁器PUF电路结构，其响应唯一性较好。差分结构可消除环境温度和供电电压等因素影响，使PUF响应具有较好的稳定性。对两个仲裁器组进行的差分处理结果可体现响应稳定性，方便后续处理以进一步提高响应稳定性。该电路响应生成速率高，由于不需要进行循环偏置调节，可在较高的时钟频率下快速生成大量响应。

主权项：1.一种适用于FPGA平台的差分互补仲裁器PUF电路，其特征在于，包括：两个具有相同布局布线特征的互补仲裁器PUF电路；其中，对所述互补仲裁器PUF电路的输入端输入脉冲，并由同一时钟驱动；对所述互补仲裁器PUF电路进行差分比较生成输出响应和与响应稳定性相关的辅助信息；所述互补仲裁器PUF电路，包括：脉冲同步电路、互补延时电路和仲裁器组；所述仲裁器组响应于所述互补延时电路，所述互补延时电路响应于所述脉冲同步电路；所述脉冲同步电路包括两个D触发器，所述两个D触发器的数据输入端口接收所述PUF电路的输入脉冲，并在同一个时钟的驱动下输出同步脉冲；对于n位输入激励信号，所述互补延时电路包括2n+3级开关模块，其第一级开关模块作为缓冲器，其控制信号固定为0，对输入信号进行平行输出，通过对称布局布线控制，保证输入同步脉冲信号经过第一级开关模块的两条平行路径后输出延时相等；其他2n+2个开关模块分为完全相同的两组，每组包含n+1个开关模块，由同一组信号[C0...Cn]进行控制；由Cn控制的开关模块称为交换开关模块，其控制信号Cn通过输入激励[C0...Cn-1]计算得出：Cn＝1⊕C0⊕C1⊕...⊕Cn-1；其中，⊕表示异或运算；所述交换开关模块，用于保证输入的上路和下路脉冲信号经过开关模块组后，分别从交换开关模块的下路和上路输出，即上下两路信号交换传输路径；经过两个开关模块组后，上下两路信号所经过的传输路径互补，通过布局布线控制，使两个开关模块组具有相同布局布线特征，保证上下两条信号传输路径至互补延时电路输出端口时具有相同延时；所述仲裁器组包括m个D触发器，所述互补延时电路输出的上下两路脉冲信号将分别连接至仲裁器组的D触发器的数据输入口和时钟输入口进行仲裁；仲裁器组的数据和时钟输入分别连接至每个D触发器的数据输入口和时钟输入口，由m个D触发器输出构成的m位数据作为仲裁器组的仲裁结果，通过布局布线控制，使得仲裁器组的数据输入口和时钟输入口延时差以0为中心近似均匀分布，在环境温度和供电电压变化导致D触发器输入端延迟差异变化时，m位仲裁结果中0和1的数量将会随之发生波动，若直接以该仲裁结果生成PUF响应，则响应容易受到温度和供电电压波动影响，稳定性较差，还需要辅以差分逻辑消除温度和供电电压波动影响；由两个具有相同布局布线结构的互补仲裁器PUF电路构成差分结构，将上述两个仲裁器组的输出结果A0和A1的汉明重量相减，若差值大于等于0则输出响应为1，反之输出响应为0；该汉明重量差值的绝对值体现了输出响应的稳定性，作为辅助信息输出，差值的绝对值越大，响应稳定性越好，反之稳定性越差。

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