一种基于物理不可克隆函数的密钥保护方法和安全芯片

摘要

本发明公开了一种基于物理不可克隆函数的密钥保护方法，其步骤包括密钥登记阶段、密钥重构阶段。密钥登记阶段一般处于设备制造阶段，用于使用设备上的物理不可克隆函数将设备密钥绑定到设备上。密钥重构阶段处于设备使用阶段，用于计算登记阶段绑定到设备上的密钥。本发明还可包括密钥更新阶段，密钥更新阶段用于更新设备密钥。本发明可以为设备安全的绑定多个密钥，并且保证一个密钥的泄露不会影响其他密钥的安全性，另外，本发明提供了密钥更新机制，允许在不更换设备硬件的情况下更新设备密钥。

主权项

一种基于物理不可克隆函数的密钥保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、密钥登记阶段：S11：为设备选择一个密钥种子Seed，并保存设备编号ID与密钥种子Seed组成的二元组<ID,Seed>；S12：使用纠错码算法的编码算法对密钥种子Seed进行编码得到对应的码字C；S13：读取设备上的物理不可克隆函数PUF的指纹R，将指纹R与码字C进行异或操作得到辅助数据H，并将辅助数据H存储在非易失性存储上；S14：(1)如果绑定到设备上的是非对称密钥，且针对该非对称密钥颁发安全证书，则使用密钥产生算法KG对密钥种子Seed进行操作，得到绑定到设备上的非对称密钥对<Pk,Sk>，其中Pk为公钥，Sk为私钥，并将安全证书存储在非易失性存储上，其中，密钥产生算法KG为非对称密钥产生算法，密钥种子Seed为该算法的随机数种子；(2)如果绑定到设备上的是对称密钥，则密钥产生算法KG为密钥导出函数KDF，密钥种子Seed作为密钥导出函数KDF的种子，对称密钥K＝KG(Seed)；S2、密钥重构阶段：S21：读取物理不可克隆函数PUF中的指纹R’，然后与存储在非易失性存储上的辅助数据H进行异或操作，得到一个具有噪音的码字C’；S22：使用纠错码算法的解码算法对C’进行解码，在解码过程中消除C’的噪音，最后输出密钥登记阶段绑定到此设备的密钥种子Seed；S23：使用密钥产生算法KG对密钥种子Seed进行操作得到密钥，然后删除密钥种子Seed。