發(fā)布時(shí)間：2017-10-10 20:27

  本文關(guān)鍵詞：硬件木馬電路設(shè)計(jì)與檢測(cè)

  更多相關(guān)文章： 硬件木馬電路 可逆計(jì)數(shù)器 故障攻擊 環(huán)形振蕩器

【摘要】：集成電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的各個(gè)流程都有可能受到硬件木馬電路的攻擊,從而給使用這些芯片的系統(tǒng)造成安全隱患,研究硬件木馬電路的設(shè)計(jì)與檢測(cè),對(duì)于保證芯片的安全運(yùn)行具有重要意義。本文針對(duì)硬件木馬電路的設(shè)計(jì)與檢測(cè)進(jìn)行了研究。首先,對(duì)硬件木馬電路的歷史、電路分類(lèi)、檢測(cè)方法進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和歸納。其次,對(duì)硬件木馬電路的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,了解硬件木馬的運(yùn)行機(jī)制,為提出更有效的硬件木馬電路檢測(cè)方法提供了有益的參考和木馬樣本。最后,提出了一種在電路設(shè)計(jì)階段就介入的硬件木馬檢測(cè)流程。本文的主要內(nèi)容包括:首先,針對(duì)計(jì)數(shù)器觸發(fā)電路存在的可控性低,隱蔽性差,觸發(fā)不靈活的特點(diǎn),本文提出一種基于可逆計(jì)數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路,該電路采用外部脈沖進(jìn)行觸發(fā),如果在觸發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)意外情況,造成本次觸發(fā)失敗,可逆計(jì)數(shù)器會(huì)逆向計(jì)數(shù),直至返回初始狀態(tài),等待下一次觸發(fā),從而使觸發(fā)電路具有更好的可控性以及抗干擾性能。針對(duì)該電路進(jìn)行了電路仿真以及性能分析,結(jié)果表明,與32位計(jì)數(shù)器型觸發(fā)電路相比,本設(shè)計(jì)占用更少的硬件資源,隱蔽性更強(qiáng),可控性更高。然后,以一個(gè)AES加密電路為目標(biāo),結(jié)合故障攻擊原理,設(shè)計(jì)了一個(gè)只需要四個(gè)門(mén)電路的硬件木馬電路。當(dāng)該電路被激活時(shí),會(huì)造成加密出錯(cuò),并輸出錯(cuò)誤密文。通過(guò)收集,分析兩對(duì)正確/錯(cuò)誤密文對(duì),可以破解得到AES加密第十輪輪密鑰。本文在AES加密電路的門(mén)級(jí)網(wǎng)表完成了木馬電路的植入,對(duì)木馬電路及密鑰破解進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,利用該硬件木馬可以正確實(shí)現(xiàn)破解AES加密第十輪輪密鑰的功能。最后,提出了一種基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測(cè)方法。完整的檢測(cè)流程包括設(shè)計(jì)修改、數(shù)據(jù)收集和木馬檢測(cè)三個(gè)階段。對(duì)檢測(cè)流程及環(huán)形振蕩器的配置方法進(jìn)行了詳細(xì)描述。文章以ISCAS-85測(cè)試電路集中的C432電路為目標(biāo)電路,對(duì)該檢測(cè)流程進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,該檢測(cè)方法可以在存在一定程度的工藝偏差的情況下,將被植入到目標(biāo)電路中的硬件木馬樣本檢測(cè)出來(lái)。
【關(guān)鍵詞】：硬件木馬電路 可逆計(jì)數(shù)器 故障攻擊 環(huán)形振蕩器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN407
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 選題意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第二章 基于可逆計(jì)數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 硬件木馬電路概述16-19
• 2.1.1 觸發(fā)電路16-18
• 2.1.2 負(fù)載電路18
• 2.1.3 硬件木馬電路設(shè)計(jì)原則18-19
• 2.2 基于可逆計(jì)數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路設(shè)計(jì)19-23
• 2.2.1 整體框架設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.3 脈沖轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)21-22
• 2.2.4 時(shí)間窗口及觸發(fā)信號(hào)trg22-23
• 2.3 電路仿真23-25
• 2.3.1 可逆計(jì)數(shù)器功能仿真23
• 2.3.2 脈沖轉(zhuǎn)換電路功能仿真23-24
• 2.3.3 整體電路功能仿真24-25
• 2.4 性能分析25-26
• 2.4.1 面積25-26
• 2.4.2 功耗26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 基于故障攻擊的硬件木馬負(fù)載電路設(shè)計(jì)28-46
• 3.1 AES加密算法及故障攻擊原理簡(jiǎn)介28-33
• 3.1.1 AES加密算法原理28-31
• 3.1.2 針對(duì)AES算法的故障攻擊原理31-33
• 3.2 目標(biāo)電路實(shí)現(xiàn)及仿真33-38
• 3.2.1 電路設(shè)計(jì)33-36
• 3.2.2 電路仿真36-38
• 3.3 基于故障攻擊的硬件木馬電路設(shè)計(jì)38-44
• 3.3.1 密鑰泄露流程38-39
• 3.3.2 硬件木馬電路植入39-41
• 3.3.3 電路仿真41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測(cè)方法46-60
• 4.1 基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測(cè)方法46-52
• 4.1.1 環(huán)形振蕩器工作原理46-48
• 4.1.2 可配置的環(huán)形振蕩器48-50
• 4.1.3 硬件木馬檢測(cè)流程50-52
• 4.2 實(shí)驗(yàn)仿真52-59
• 4.2.1 設(shè)計(jì)修改52-56
• 4.2.2 數(shù)據(jù)收集56-58
• 4.2.3 木馬檢測(cè)58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果66-67
• 致謝67-68
• 附件68

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本文編號(hào)：1008459