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定义
物理不可克隆函数（PUF）可以是任何物理对象，它针对给定的输入和条件（挑战），提供一个物理定义的“数字指纹”输出（响应），该输出用作唯一标识符，通常用于半导体器件，例如微处理器。
本文重点探讨PUF中最广为人知的一类——硅基PUF。顾名思义，此类PUF的实例特定测量值来源于硅，这意味着这些PUF是集成电路（IC）的一部分。
由于深亚微米制造工艺的波动，集成电路（IC）中的每个晶体管都具有略有不同的物理特性。这些波动导致电子特性（如晶体管阈值电压和增益系数）存在微小但可测量的差异。由于在制造过程中无法完全控制这些工艺波动，因此这些器件的物理特性无法被复制或克隆。
通过利用这些固有的差异，PUF 作为任何给定集成电路（IC）的唯一标识符具有极高的价值。其实现原理是：IC 内部的电路将这些微小差异转换为由 0 和 1 组成的数字模式，该模式对特定芯片而言是唯一的，且随时间推移具有可重复性。这种模式即为“硅指纹”，其作用类似于人类的生物特征识别。
物理不可克隆函数是如何工作的？
利用PUF实现安全 和身份识别，是通过非常具体的算法将硅指纹转换为加密密钥来实现的。该密钥对每个芯片都是唯一的，并被用作其根密钥。 每当系统需要时，均可从PUF中可靠地重建该根密钥，而无需以任何形式将密钥存储在内存中。当设备关机时，任何形式的内存中均不存在密钥；实际上，根密钥对攻击者而言是“不可见的”，这使得利用PUF存储密钥非常安全。
因此，PUF的实现需要处理算法将硅指纹转换为加密根密钥。这是因为不同测量结果之间的硅指纹会存在轻微噪声——除了固有的工艺波动外，其电子特性还会受到环境条件（如温度和电源）的影响。 因此，一个优秀的PUF实现方案需要将这种带有噪声的指纹转换为完全稳定且完全随机的0和1字符串，才能使其符合加密密钥的标准。为此，大多数PUF实现方案采用以下两个过程：
- 进行错误校正，以确保每次测量 PUF 时，推导出的密钥都保持一致
- 隐私增强，即将指纹转换为由0和1组成的完全随机的字符串
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物理不可克隆函数的优势
使用PUF技术的优势包括：
- 高安全 ：PUF技术 提供了高水平的安全 ，因为设备的根密钥绝不会存储在持久性存储器中，这使得它们无法被克隆，且对攻击者而言不可见。该技术已通过严格测试并获得认证，认证机构包括美国国防部、多个欧盟成员国政府以及相关认证机构等。
- 高灵活性：PUF技术具有极高的灵活性，因为它消除了对设备进行外部密钥注入的需求。这通过消除对可信第三方执行此注入操作的需求，并允许在设备生命周期的任何阶段进行密钥编程，从而显著简化了供应链。PUF技术是一种标准 CMOS 技术，可与任何代工厂 和工艺-节点 技术配合使用，这使得设计人员能够复用其安全 架构，无论其目标工艺节点为何。
- 成本低：PUF技术 无需专用安全 硬件（例如物理受保护的存储器）或电荷泵等昂贵组件，因此与传统的密钥保护方法相比，其成本非常低。此外，由于密钥是在设备内部安全地生成，因此无需承担在可信设施中向设备分发密钥的传统成本。
该技术的应用范围广泛，从适用于IoT 的PUF（ 安全 ）——该技术的低成本和灵活的实现方式带来了巨大优势——到适用于航空航天和政府领域的PUF，充分证明了该技术能够提供最高级别的安全 。
物理不可克隆函数与 新思科技
新思科技 提供行业内领先的 的PUF IP解决方案，包括：
- 新思科技 PUF IP 是全球首款领先的 且经过认证的 PUF IP 解决方案，可帮助设备制造商和设计人员利用内部生成的、设备专属的加密密钥来保障其产品安全。
- 新思科技 AP PUF IP 是 PUF IP 的一个变体，其开发遵循了符合ISO 26262功能安全标准的流程，并满足ISO 26262汽车安全完整性 等级（ASIL）B 故障 的指标要求。
- 新思科技 PUF IP – Software 是一款嵌入式软件解决方案，它提供了 PUF 技术，并通过将其与硅片制造脱钩，实现了硬件的普及化（安全 ），从而确保IoT 应用程序开发人员能够大规模地访问、理解并实施该技术。
- 新思科技 PUFFPGA-X 将蝴蝶型 PUF 与 新思科技 PUF辅助数据算法，用于可编程FPGA 架构。由于 新思科技 PUF PFGA-X 是FPGA 配置文件的一部分，因此属于“软 PUF”实现；且可在已部署的设备上对安全 功能进行升级，从而支持基于硬件的安全 的远程“棕地”安装。
新思科技 物理不可克隆功能（PUF）IP
启用基于PUF的身份验证安全
