一种轻量级的基于PUF的认证协议

轻量级认证对于资源受限的物联网至关重要。物理不可克隆函数具有低资源实现和低功耗运行的特点，有潜力成为实现轻量级认证协议的硬件原语。仲裁器PUF（APUF）可能是最轻量级的强PUF，能够生成指数级数量的挑战-响应对，这是认证协议所期望的特性，但APUF对建模攻击极其脆弱。在PUF设计方面的努力催生了许多对建模攻击具有更高抵抗力但也带来更高面积开销的PUF。在协议开发方面也有大量努力，一些利用PUF在对抗建模攻击方面的优势，另一些则采用精心设计的协议技术来混淆挑战或响应，这会增加部分情况的面积开销或增加其他情况的运算操作。为了同时实现低资源占用和高抗建模攻击能力，本文提出了一种PUF与协议的协同设计，其中PUF由一个APUF和一个零晶体管接口组成，该接口混淆了馈入PUF的真实挑战位。当满足某一条件时，混淆后的PUF具备经过严格证明的潜力和实验支持的抗建模攻击性能，而协议提供了PUF所需的条件，并利用PUF的抗建模能力实现了低资源开销和高操作简便性，从而在抵抗建模攻击的同时实现轻量级认证。