Конфигурируемый кольцевой осциллятор с управляемыми межсоединениями

Abstract

Рассматриваются схемотехнические решения для реализации физически неклонируемых функций (ФНФ) кольцевого осциллятора (КО) для целей идентификации цифровых устройств, генерирования криптографических ключей и последовательностей случайных чисел. Эффективность применения конфигурируемых КО (ККО) в схемах ФНФ, заключается не только в сокращении аппаратных затрат на реализацию традиционных ФНФ КО, но и в обеспечении генерирования выходных сигналов с близкими по значению уникальными частотами при реализации на ПЛИС типа FPGA. В статье предлагается модификация базовой схемы ФНФ ККО, основанной на использовании элементов XOR2, выполняющих роль элементов управляемой задержки, для которой, в отличие от базовой схемы, возможно применение полного множества запросов. Показано, что задержка зависит не только от значения запроса, но и от конфигурации межсоединений структурных элементов схемы ККО. Предлагается временная модель модифицированной ФНФ ККО, позволяющая аналитически доказать влияние межсоединений на частоту вырабатываемого сигнала, которое было экспериментально подтверждено с использованием FPGA Xilinx серии Zynq-7000. На основе этого результата предложена новая структура ФНФ ККО с управляемыми межсоединениями.