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基于物理不可克隆函数的环形振荡器高温效应研究
摘要 —PUF（物理不可克隆函数）已被提出作为一种经济有效的解决方案，为利用内在过程可变性的电子设备提供信任根。它们仅在设备开启时生成识别签名和密钥，避免将敏感信息存储在可能成为攻击目标的内存中。尽管 PUF 具有许多明显的优势，但它们也存在诸如对温度敏感等缺点。事实上，它们的行为可能会受到高温会加速永久性和瞬态现象（例如老化和晶体管开关速度）这一事实的影响。在本文中，我们展示了外部感应热量对环形振荡器（RO）功能的影响，而环形振荡器是 RO-PUF 的基础。此外，我们讨论了对 PUF 进行温度攻击的可行性。索引术语 —物理不可克隆函数、老化、环形振荡器、硬件安全
环形振荡器PUF的在线可靠性评估
物理不可克隆函数 (PUF) 是一种加密原语，可作为低成本、防篡改的唯一签名和密钥生成以及设备识别机制。环形振荡器 (RO) PUF 是研究最多的 PUF 架构之一，这主要是因为它的简单性。在现代电路中广泛采用 PUF 时，可靠性起着重要作用。由于当今 PUF 的可靠性问题，其实施成本使其不适合工业应用，如 [1] 所示。这项工作的目标是定义一种基于测量的振荡频率差异来评估 RO-PUF 响应可靠性的方法。除了对挑战的响应之外，该方法还将在运行时提供响应是否可靠的信息。Maes 在 [2] 中是最早展示 PUF 可靠性和其熵之间的权衡的人之一。Schaub 等人在 [3] 中提供了一种用于延迟 PUF 的通用概率方法，其中可靠性和熵之间的权衡基于信噪比 (SNR) 建模，并通过实际测量进行验证。Martin 等人的另一项工作 [4] 提供了一种基于 FPGA 提取数据的 PO-PUF 可靠性评估指标。这里，可靠性和熵之间的权衡是根据实验数据估算的。还需要提到的是，可靠性受老化的影响很大 [5]，但其影响很难研究。相比之下，我们提出了一种可以改进最先进技术的方法，因为它提供了一种基于不同环境条件下的离线研究来动态估计可靠响应的方法。
设计并研究用于 5G 移动通信的基于 CMOS 的环形振荡器架构的性能
振荡器电路用于为简单如手表的系统和复杂如卫星的系统提供准确可靠的时钟信号，这对于长距离通信非常重要。构建振荡器电路的方法有很多种，可以使用无源或有源部件。每种方法都有利弊，但在当前的移动通信发展水平上，最重要的是互操作性和低功耗。这种需求推动了紧凑型、电池供电电子产品的发展，而基于超大规模集成 (VLSI) 的环形振荡器提供了理想的解决方案。这些振荡器应该消耗更少的功率、具有较大的调谐范围并且体积小巧。本文介绍了一种用作压控振荡器的新型互补金属氧化物硅 (CMOS) 环形振荡器。建议的架构通过结合它们的组成部分，充分利用了电流不足型环形振荡器和负偏斜延迟的优点。所提出的架构的控制电压为 1.15 V，电源电压为 2 V，可产生 9.35 GHz 主频，输入和输出之间的谐波失真为 13.82%。通过在设计中仔细选择无源元件，所提出的架构可以实现需要高频和低功耗的基于 5G 的应用。