混合开关电容物理不可克隆函数和一次性可编程的片上RSA加密算法私钥生成方法

来源：电子与信息学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：李大为, 陈铁男, 周瑶, 江小平, 万美琳, 张力, 贺章擎

单位：1.中南民族大学电子与信息工程学院 武汉 4300742.湖北大学物理与电子科学学院 武汉 4300623.湖北工业大学理学院 武汉 4300684.湖北工业大学电气与电子工程学院 武汉 430068

摘要：Rivest-Shamir-Adleman(RSA)加密算法作为一种非对称加密算法，被认为是目前最安全的加密方法之一。传统RSA私钥存在存储开销大、功耗高和易受攻击等问题，针对RSA私钥面临非易失性存储器(NVM)存储依赖及物理探测攻击，该文提出一种新型RSA私钥生成架构，该方案基于SMIC 180 nm 标准CMOS工艺，利用全定制开关电容物理不可克隆函数(SC-PUF)单元产生随机密钥，采用片上1次可编程单元(OTP)将SC-PUF的输出随机密钥直接映射为满足要求的RSA私钥，完全消除NVM依赖。同时SC-PUF提供的容性敏感金属层能够有效保护OTP的编辑状态不被攻击者获取，保证了整个密钥产生电路的安全性。实验结果显示，芯片总体面积为18.77 mm2，功耗218 mW，基于SC-PUF和OTP的RSA私钥产生电路不仅能够有效产生密钥，且整个RSA算法工作正常，验证了该新型RSA私钥生成架构的可行性和安全性。

关键词：RSA加密算法, 物理不可克隆函数, 安全, 一次性可编程

基金资助：武汉市科技计划(曙光计划)(2023010201020463)，中央高校基本科研业务费专项资金自科重点项目 (CZZ24001)