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CN106576045A - 物理不可克隆功能 - Google Patents

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CN106576045A
CN106576045A CN201480081090.XA CN201480081090A CN106576045A CN 106576045 A CN106576045 A CN 106576045A CN 201480081090 A CN201480081090 A CN 201480081090A CN 106576045 A CN106576045 A CN 106576045A
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Abstract

装置、电子设备、系统和方法包括：第一元件(102)，其被配置为接收第一信号并且将所述第一信号转换为第二信号；第二元件(104)，其被配置为将所述第二信号中继给第三元件(106，108)，所述第三元件(106，108)被配置为将所述第二信号转换为第三信号并且发送所述第三信号；其中所述第一元件(102)被配置为以如下方式将所述第一信号转换为所述第二信号：该转换依赖于所述第一元件(102)的至少一部分的物理化学结构。在一些实施例中，所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，所述第二元件包括：机械波传输线，所述第三元件包括：碳纳米管天线。

Description

物理不可克隆功能
技术领域
本申请一般涉及认证。特别地，但不排他地，本申请涉及使用物理不可克隆功能的认证。特别地，但不排他地，本申请涉及光声物理不可克隆功能。
背景技术
存在越来越多的需求以能够对物品进行认证，例如电子设备、办公文档、信用卡、移动通信设备等。对认证的需求可以由不同的兴趣而出现，诸如检测物品的伪造和副本或使用的控制。
取决于物品，有各种物品认证技术可以使用。这些技术中的一种技术是物理不可克隆功能(PUF)，其被具体化在物品的物理结构中。如果物理刺激应用于物理不可克隆功能，则取决于结构，它以不可预测和重复的方式对该刺激作出反应。
已经发现先前的物理不可克隆功能实现起来是复杂的，或它们已经呈现出安全风险，诸如向被认证的设备提供后门。本发明的目的是缓解PUF认证的问题。
发明内容
在权利要求书中阐述了本发明的示例的各种方面。
根据本发明的第一示例方面，提供了一种装置，其包括：
第一元件，其被配置为接收第一信号并且将所述第一信号转换为第二信号；
第二元件，其被配置为将所述第二信号中继给第三元件，所述第三元件被配置为将所述第二信号转换为第三信号并且发送所述第三信号；其中
所述第一元件被配置为以如下方式将所述第一信号转换为所述第二信号：该转换依赖于所述第一元件的至少一部分的物理化学结构。
所述第一元件可以包括：光声传感器。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片(flake)或晶粒(grain)。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒和至少一种另外的材料和/或至少一个孔。
所述第二元件可以包括：机械波传输线。
所述第二元件可以包括：机械波传输线，该机械波传输线包括光子带隙传输线。
所述第三元件可以包括：碳纳米管天线。
所述第三元件可以包括：碳纳米管天线和红外线反射器。
所述第一信号可以包括：电磁辐射。
所述第一信号可以包括：红外光。
所述第二信号可以包括：声波。
所述第三信号可以包括：电磁辐射。
所述第三信号可以包括：红外光。
所述装置可以被配置为：当附着于另一个装置、产品或物品时，独立地操作。
根据本发明的第二示例方面，提供了电子设备，其包括本发明的第一示例方面的装置。
根据本发明的第三示例方面，提供了一种系统，其包括：
本发明的第一示例方面的装置；
处理器；
用于向所述第一元件发送第一信号的构件；以及
用于从所述第三元件接收第三信号的构件；其中
所述处理器被配置为使得分析所述第三信号。
用于发送所述第一信号的构件可以包括：发光二极管。
所述发光二极管可以包括红外线激光二极管。
用于接收所述第三信号的构件可以包括光检测器。
根据本发明的第四示例方面，提供了一种方法，其包括：
使用第一元件接收第一信号；
使用第一元件将所述第一信号转变为第二信号；
经由第二元件将所述第二信号中继给第三元件；
使用所述第三元件将所述第二信号转变为第三信号；以及
发送所述第三信号；其中
将所述第一信号转换为所述第二信号依赖于所述第一元件的至少一部分的物理化学结构。
所述第一元件可以包括：光声传感器。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒。
所述第一元件可以包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒和至少一种另外的材料和/或至少一个孔。
所述第二元件可以包括：机械波传输线。
所述第二元件可以包括：机械波传输线，该机械波传输线包括光子带隙传输线。
所述第三元件可以包括：碳纳米管天线。
所述第三元件可以包括：碳纳米管天线和红外线反射器。
所述第一信号可以包括：电磁辐射。
所述第一信号可以包括：红外光。
所述第二信号可以包括：声波。
所述第三信号可以包括：电磁辐射。
所述第三信号可以包括：红外光。
所述方法还可以包括：
将第一信号发送给第一元件；
接收从第三元件发送的第三信号；以及
分析第三信号。
可以使用发光二极管来发送第一信号。
可以使用包括红外线激光二极管的发光二极管来发送第一信号。
可以使用光检测器来接收第三信号。
根据本发明的第五示例方面，提供了一种计算机程序，当在处理器上运行计算机程序时，其包括用于执行本发明的第一示例方面的方法的代码。
根据本发明的第六示例方面，提供了一种存储介质，其包括本发明的第五示例方面的计算机程序。
在上面已经说明了本发明的不同的不具约束力的示例方面和示例实施例。上述示例实施例仅用于解释在本发明的实现中所选择的方面或步骤。可以仅参照本发明的某些示例方面来呈现一些示例实施例。应当了解的是，对应的示例实施例也可以应用于其它示例方面。
附图说明
为了更完全地理解本发明的示例实施例，现在参照结合附图的以下描述，其中：
图1a示出了本发明的示例实施例的系统的示意性的侧视图；
图1b示出了本发明的示例实施例的装置的示意性的顶视图；
图2a示出了本发明的示例实施例的系统的操作原理的示意性的侧视图；
图2b示出了本发明的示例实施例的装置的操作原理的示意性的顶视图；以及
图3示出了本发明的示例实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1a示出了本发明的示例实施例的系统的示意性侧视图。图1a示出了物理不可克隆功能装置100。装置100包括：第一元件102、第二元件104、以及第三元件106、108。在示例实施例中，第一元件包括：光声传感器表面，诸如石墨烯箔、膜或片，其包括至少一个石墨烯层。在示例实施例中，在支持结构上提供第一元件(即，石墨烯片)。在另一个示例实施例中，第一元件包括自支持片。在示例实施例中，第一元件还包括至少一个石墨烯薄片或晶粒、另外的材料和/或孔。在示例实施例中，第一元件包括：石墨烯箔，其包括多个石墨烯层、多个石墨烯薄片或晶粒和/或缺陷(诸如引入的另外的材料)和/或孔以便对光声传感器表面的响应创造附加的随机性。在示例实施例中，石墨烯薄片或晶粒具有随机大小和/或厚度。在另一个示例实施例中，第一元件的边是不规则以对响应提供附加的随机性。在示例实施例中，第二元件104包括：光子带隙传输线。在示例实施例中，第二元件包括：光子带隙结构和光子导向结构以用于将能量集中于第三元件。在示例实施例中，第三元件106、108包括：至少一个碳纳米管天线106和红外线反射器。在示例实施例中，第三元件106、108包括金属多壁碳纳米管。
在示例实施例中，第一元件102(即石墨烯箔光声传感器)被配置为起激励设备的作用，并且被配置为接收第一信号并将它转变为第二信号。第二元件104被配置为将来自第一元件102的第二信号中继给第三元件106、108，第三元件被配置为将第二信号转换为第三信号并且发送第三信号。下文中更详细地描述装置100的操作。图1b示出了具有上述元件的装置100的顶视图。
图1a的示例实施例的系统还包括：装置或阅读设备110。阅读设备包括：用于将第一信号发送给第一元件102的构件112，用于从第三元件106、108接收第三信号的构件。在示例实施例中，构件112包括红外线激光二极管，构件114包括光检测器。在示例实施例中，装置110还包括：处理器(未示出)，其被配置为使得分析第三信号。此外，技术人员将理解，除了所示出的元件之外，装置110可以包括其它元件，诸如存储器、麦克风、显示器、以及另外的电路，诸如另外的输入/输出(I/O)电路、存储芯片、专用集成电路(ASIC)、用于特定目的处理电路，诸如源编码/解码电路、信道编码/解码电路、或加密/解密电路。另外，装置110可以包括：壳体和一次性或可再充电电池(未示出)以用于在外部电源不可用的情况下向装置供电。
上文或下文提及的任何存储器可以包括：非短暂性非易失性和非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)，可编程只读存储器(PROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，随机访问存储器(RAM)，闪速存储器，数据盘，光存储设备、磁存储设备，或智能卡。在一些示例实施例中，在装置110中仅存在易失性或非易失性存储器。此外，在一些示例实施例中，装置包括多个存储器。在一些示例实施例中，各种元件被集成。例如，存储器可以被构造为装置的一部分或被插入到槽或端口中。此外，存储器可以用于存储数据的唯一目的，或它可以被构造为用于其它目的的装置的一部分，诸如处理数据。对于各种其它元件，类似的选择是可以想得到的。
在示例实施例中，装置100被构造为另外的装置的一部分。在示例实施例中，装置100或其部分与另外的装置(诸如电子设备)被同时构造。在另一个示例实施例中，装置100被独立制造，随后被附着于另外的装置、产品或物品，诸如电子设备或办公文档。在示例实施例中，当装置100被附着于另外的装置时，它不连接到该另外的装置的系统，即，当该装置被附着于另外的装置、产品或物品时，它被配置为独立地操作以便避免例如向该另外的装置提供后门访问的任何安全风险。
图2a和图2b示出了本发明的示例实施例的系统的操作原理的示意性侧视图和顶视图。装置100包括：用于向第一元件102发送第一信号的构件112。在示例实施例中，第一信号包括：电磁辐射，诸如红外光。在示例实施例中，第一信号包括：红外线激光脉冲或连续红外线激光波。来自装置110(即，来自阅读设备)的第一信号起向物理不可克隆功能装置100挑战的作用。
第一元件102被配置为从构件112接收第一信号，并且将它转换为第二信号。在示例实施例中，红外线激光信号导致在第一元件102(石墨烯箔)中的超高频率(例如，太赫兹范围)声波振荡。第一信号(红外线激光信号)到第二信号(声波)的转换依赖于第一元件的固有特征，即依赖于第一元件的物理化学结构。第二元件104(光子带隙传输线)被配置为将第二信号(声波信号)中继给第三元件106，即中继给至少一个碳纳米管天线。第三元件106、108被配置为将第二信号转换为第三信号，即，在这个示例实施例中，将声波转换为红外线辐射。第三元件还被配置为发送第三信号，以及在这个示例实施例中，还包括：例如，红外线反射器108。
装置110的构件114被配置为用于接收第三信号，即，物理不可克隆功能装置100对第一信号的响应。装置110的处理器(未示出)被配置为使得分析第三信号，以便认证物理不可克隆功能装置100。在示例实施例中，处理器被配置为使得接收、放大和数字化第三信号并且与物理不可克隆功能装置100的参考信号进行比较，其中在设备的制造期间，测量该参考信号。在示例实施例中，从数据库(例如，包含物品(诸如护照)的预期响应的数据库)检索参考信号，即，装置100的预期响应。在示例实施例中，使用例如RFID、条形码、QR码或NFC，首先电子地读取装置100附着于的装置、产品或物品的身份，基于该第一身份证明，例如从数据库检索预期响应。
图3说明了根据示例实施例的方法的示例实施例的流程图。在示例实施例中，导致由装置110的处理器或多个处理器来执行所描述的步骤中的一些步骤(即，由装置100执行的步骤)，即，处理器被配置为使得执行所描述的步骤。在物理不可克隆功能装置100中执行的所描述的步骤不需要由处理器来执行，而是响应于被发送给装置100的挑战而被执行。
在步骤310，装置110(阅读设备)向装置100的第一元件102(即，石墨烯光声传感器)发送第一信号(挑战)。第一元件102在步骤320接收第一信号，在330，依赖于第一元件102的固有物理化学结构，将第一信号(红外激光脉冲或波)转换为第二信号(声波)。在340，由第二元件104(光子带隙传输线)将第二信号中继给第三元件106、108。第三元件106(碳纳米管天线)将第二信号转换为第三信号350，即将光声波转换为红外线辐射。在360，借助于例如被包含在其中的红外线反射器108，从第三元件发送第三信号。
装置110(阅读设备)，在370，接收第三信号，在380，分析该信号，即将第三信号(物理不可克隆功能对挑战的响应)与在制造物理不可克隆功能时所测量的响应进行比较。在380，如果响应对应于先前测量的响应，则物理不可克隆功能被认证。
没有以任何方式限制以下出现的权利要求书的范围、解释、或应用，本文公开的示例实施例的一个或多个示例实施例的技术效果是使得能够成本有效的物理不可克隆功能。本文公开的示例实施例的一个或多个示例实施例的另一个技术效果是使得能够安全认证，没有后门访问的风险。本文公开的示例实施例的一个或多个示例实施例的另一个技术效果是提供一种使用标准组件或部件的物理不可克隆功能认证的方法。
如果需要，可以以不同的顺序和/或彼此并行地执行本文中论述的不同的功能。此外，如果需要，上述功能中的一个或多个功能可以是可以选择的或可以被组合。
尽管在独立权利要求中阐述了本发明的各种方面，但是本发明的其它方面包括来自所描述的实施例和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的特征的其它组合，而不仅是在权利要求书中明确阐述的组合。
还要注意的是，尽管上文已经描述了本发明的示例实施例，但是这些描述不应当被视为限制含义。相反，在不背离如在所附权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，存在可以做出的若干变型和修改。

Claims (40)

1.一种装置，包括：
第一元件，其被配置为接收第一信号并且将所述第一信号转换为第二信号；
第二元件，其被配置为将所述第二信号中继给第三元件，所述第三元件被配置为将所述第二信号转换为第三信号并且发送所述第三信号；其中
所述第一元件被配置为以如下方式将所述第一信号转换为所述第二信号：该转换依赖于所述第一元件的至少一部分的物理化学结构。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一元件包括：光声传感器。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒。
5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒和至少一种另外的材料和/或至少一个孔。
6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第二元件包括：机械波传输线。
7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第二元件包括：机械波传输线，该机械波传输线包括光子带隙传输线。
8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第三元件包括：碳纳米管天线。
9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第三元件包括：碳纳米管天线和红外线反射器。
10.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第一信号包括：电磁辐射。
11.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第一信号包括：红外光。
12.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第二信号包括：声波。
13.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第三信号包括：电磁辐射。
14.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第三信号包括：红外光。
15.根据任一前述权利要求所述的装置，所述装置被配置为：当附着于另一个装置、产品或物品时，独立地操作。
16.一种电子设备，包括任一前述权利要求所述的装置。
17.一种系统，包括：
任一前述权利要求所述的装置；
处理器；
用于向所述第一元件发送第一信号的构件；以及
用于从所述第三元件接收第三信号的构件；其中
所述处理器被配置为使得分析所述第三信号。
18.根据权利要求17所述的系统，其中用于发送所述第一信号的构件包括：发光二极管。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其中发光二极管包括红外线激光二极管。
20.根据任一前述的系统，其中用于接收所述第三信号的构件包括光检测器。
21.一种方法，包括：
使用第一元件接收第一信号；
使用第一元件将所述第一信号转变为第二信号；
经由第二元件将所述第二信号中继给第三元件；
使用所述第三元件将所述第二信号转变为第三信号；以及
发送所述第三信号；其中
将所述第一信号转换为所述第二信号依赖于所述第一元件的至少一部分的物理化学结构。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一元件包括：光声传感器。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层。
24.根据权利要求21、22或23所述的方法，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒。
25.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一元件包括：光声传感器，该光声传感器包括至少一个石墨烯层，该至少一个石墨烯层包括至少一个石墨烯薄片或晶粒和至少一种另外的材料和/或至少一个孔。
26.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二元件包括：机械波传输线。
27.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二元件包括：机械波传输线，该机械波传输线包括光子带隙传输线。
28.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第三元件包括：碳纳米管天线。
29.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第三元件包括：碳纳米管天线和红外线反射器。
30.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一信号包括：电磁辐射。
31.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一信号包括：红外光。
32.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二信号包括：声波。
33.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第三信号包括：电磁辐射。
34.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第三信号包括：红外光。
35.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
将第一信号发送给第一元件；
接收从第三元件发送的第三信号；以及
分析所述第三信号。
36.根据权利要求35所述的方法，其中使用发光二极管来发送所述第一信号。
37.根据权利要求35或36所述的方法，其中使用包括红外线激光二极管的发光二极管来发送所述第一信号。
38.根据权利要求35至37任一所述的方法，其中使用光检测器来接收所述第三信号。
39.一种计算机程序，包括：
当所述计算机程序在处理器上运行时，用于执行权利要求21至38任一所述的方法的代码。
40.一种存储介质，包括权利要求39所述的计算机程序。
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