PUF on FPGA
时间: 2025-02-21 10:21:31 浏览: 36
### FPGA上PUF的实现与应用
#### PUF技术概述
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUFs)是一种利用硬件固有随机特性来生成唯一标识的技术。这些特性源于制造过程中的微小差异,在相同设计下每次生产出来的芯片都具有细微差别,这种独特性使得PUFs成为安全领域的重要工具[^1]。
#### FPGA平台上的PUF实现方式
对于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),可以通过多种途径构建PUF:
- **延迟型PUF(Delay-based PUF)**
利用信号传播路径长度不同造成的时延变化作为响应依据。具体来说,可以创建多个输入到输出之间的竞争线路,并测量最先到达终点的那条线所对应的挑战值组合。这种方法依赖于互连线布局以及晶体管阈值电压等因素带来的不确定性[^2]。
- **SRAM启动态PUF(SRAM Start-up State PUF)**
SRAM单元在断电重启后会因为内部结构参数漂移而呈现出特定但难以预测的状态分布模式;通过读取大量存储位的内容并加以处理即可得到稳定可靠的密钥材料。此方案无需额外电路开销且易于集成至现有架构之中[^3]。
```verilog
module sram_puf (
input wire clk,
output reg [WIDTH-1:0] key_out
);
// 假设这里有一个初始化好的SRAM模块实例化语句
initial begin
@(posedge clk); // 等待第一个上升沿触发采样操作
key_out = {<<{SRAM_inst.memory}}; // 将整个内存数组串联成一个向量赋给key_out变量
end
endmodule
```
#### 应用场景分析
基于上述两种主流形式以及其他变种方法论,PUFs能够在FPGA环境中发挥如下作用:
- 提供设备身份认证手段;
- 构建轻量化加密算法所需的种子数据源;
- 实现防篡改保护机制防止非法复制行为发生等。
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