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物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)可以提供高安全性低开销的密钥生成和认证方案,近些年来在信息安全领域得到了广泛的关注和研究。动态重构计算阵列可以由单一的芯片支持多种密码算法,同时在进行加密运算时,阵列上的空闲处理单元(Processing Element,PE)可以用来做虚假操作来提高芯片的物理攻击的抵抗性,因此动态重构计算阵列被广泛地应用在密码芯片当中。利用PUF为密码芯片进行密钥生成和认证保护具有较高的安全性和较小的资源开销。因此动态重构计算阵列构建PUF的研究具有重要的意义和价值。目前尚未有动态重构计算阵列构建PUF的研究。同时近年来针对PUF攻击手段不断成熟,因此设计较高安全性的PUF具有很大挑战性。本论文旨在设计基于动态重构计算阵列的高安全性的PUF。本论文提出了PE PUF的结构,它利用相同的PE处理相同的数据的时间差别来产生PUF的输出。同时,本论文设计了PUF的路由单元,并通过路由单元将动态重构计算阵列上的多个PE进行级联实现PE PUF,用于增大PUF的熵。接着,本论文提出了PE临近法则用于减小系统性偏差对PUF独特性和均匀性的影响。然后,本论文设计了PE PUF的输出网络将多个PE链的输出进行组合来产生最终的PUF的应答,用于增强PE PUF对密码分析攻击和建模攻击的抵抗性。最后本论文设计了基于PE PUF的真随机数发生器(True-Random Number Generator,TRNG)。本论文通过对PE PUF的建模分析,证明了PE PUF为延时型的强PUF。同时本论文通过仿真实验,验证了路由单元可以将PUF不同的输入产生的输出之间的差别提高为原来的4倍左右。本论文通过系统性偏差的建模和PUF独特性和均匀性的仿真,验证了PE临近法则可以将PUF的独特性和均匀性分别提高17.14%和40.8%。本论文通过仿真实验,验证了带有输出网络的PE PUF的雪崩效应(Avalanche Effect,AE)和严格雪崩效应(Strict Avalanche Effect,SAE),证明了PE PUF对密码分析攻击的抵抗性。同时本论文通过理论分析,证明了PE PUF对建模攻击的抵抗性。本论文通过仿真测试了PE PUF的独特性、稳定性和均匀性,分别为49.99%、91.76%和50.49%,并根据稳定性的仿真结果设计了PE PUF的纠错模型。为验证PE PUF的可行性,本论文设计了阵列规模为8?8的粗粒度可重构阵列(Coarse-Grained Reconfigurable Array,CGRA),并利用Verilog对CGRA进行了实现。本论文并利用Modelsim对CGRA进行了仿真验证,并利用TSMC 65μm工艺对CGRA进行了综合,综合面积为1.12?10~5μm~2,时序为计算模式下的500MHz和PUF模式下的3.8MHz。最后本论文利用NIST sp800-22测试集对基于PE PUF的TRNG产生的随机序列进行了随机性测试,验证了TRNG产生的序列为随机序列。