学位论文简介

物理不可克隆函数 (Physical Unclonable Function，PUF) 的出现,为解决硬件安全面临的挑战提供一种有效的低成本解决方案。然而PUF技术在实际应用场景中仍然面临可靠性和安全性两大难题。为了解决上述问题，有效拓展PUF的应用场景，本文主要开展如下几点工作：

1. 提出了一种基于STT-MRAM的灵活、可重构高可靠性PUF 结构。在此结构基础上，还设计了相邻位线可重构和最佳n组可重构两种CRP产生算法，两种算法通过重新配置MTJ单元与位线的连接关系，以最大化所提出的PUF结构的两条位线的读取电流之间的差异，从而提高了PUF 响应的可靠性。

   (2) 提出了一种基于响应反馈的轻量级抗机器学习PUF方法。这是第一个基于响应反馈的强PUF结构，通过在攻击者的目标模型中植入误导性的相关性，故意毒化CRP集的训练数据，从而提高了模糊性和对机器学习建模攻击的抵抗能力。

   (3) 提出了两种基于STT-MRAM PUF结构的高效随机数生成方法。并进一步提出了双位线结构的随机熵源产生电路，阵列中每一个存储单元都可以作为参考单元，以适应不同环境变换。两种随机数发生方法，能一次生成多比特二进制随机序列，提高了整体随机数生成效率，有效增加输出随机序列吞吐量。

   (4) 提出了一种车联网环境下基于PUF的车辆伪名生成更新管理机制。分别基于弱PUF和强PUF提出了长期伪名生成更新机制,并基于伪名更新机制设计了车辆匿名接入服务网的认证协议。所提出的两种伪名产生更新机制在保证匿名性的同时，还能兼顾可追溯性，具有更高的安全性。

主要学术成果

学术论文：

1. LinjunWu,Yupeng Hu*, Kehuan Zhang, Wenjia Li, Xiaolin Xu, Wanli Chang*.FLAM-PUF: A Response Feedback-based Lightweight Anti-Machine Learning-Attack PUF. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2022, 41(11):4433-4444. (CCF A, 第一作者，已发表)

2. LinjunWu, Yupeng Hu*, Kehuan Zhang, Wenjia Li, Xiaolin Xu, Wanli Chang*.FLAM-PUF: A Response Feedback-based Lightweight Anti-Machine Learning Attack PUF. CODES+ISSS, ESWEEK 2022, Shanghai, China.(CCF B, 最佳论文候选，第一作者，已发表)

   [3] Yupeng Hu, LinjunWu, Zhuojun Chen, Yun Huang, Xiaolin Xu, Keqin Li,Jiliang Zhang. STT-MRAM-based Reliable Weak PUF. IEEE Transactions on Computers, 2022, 71(7):1564-1574. (CCF A，第二作者，导师一作，已发表)

   [4] LinjunWu, Yupeng Hu*, Chen Jiang, Junjie Deng, Guanchao Wen. The Design and Implementation of an Erasure-Coded Cloud Storage System. International Journal of Advancements in Computing Technology, 8(5):40-47, 2016. (第一作者，已发表)

   [5] You Liao, Yupeng Hu*, LinjunWu, Zheng Qin. A Weighted Frequency Based Cache Memory Replacement Policy for Named Data Networking. In SpaCCS 2016: Security, Privacy and Anonymity in Computation, Communication and Storage, 2016, pp. 361-370. (第三作者，已发表)

   [6]伍麟珺, 刘洋, 袁涛, 胡玉鹏. 抗温度干扰的 STT-MRAM 随机数生成器及其安全性分析 [J]. 信息网络安全，2022，22(08):36-43. (第一作者，已发表)

   发明专利：

3. 胡玉鹏, 伍麟珺，张吉良，黄芸，黄靖. 磁性随机存取存储器及基于STT MARM的可重构PUF方法，专利号: ZL201910938265.9, 授权日期: 2021年8月1日

   2.胡玉鹏, 伍麟珺, 叶振宇, 黄靖, 旷文鑫. CRP 混淆电路及数据混淆方法.2022, 申请号: 2022106456296