【摘要】：硬件木馬是可以在集成電路設(shè)計(jì)制造的任意環(huán)節(jié)中被植入的,能夠在特定的條件下激活的惡意冗余電路。硬件木馬可以修改原始電路的功能,竊取電路的密鑰信息甚至使芯片失效。由于硬件木馬電路的出現(xiàn)嚴(yán)重地威脅了信息安全,因此,硬件木馬的檢測技術(shù)日益成為信息安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),其中基于側(cè)信道分析技術(shù)是目前研究最廣泛的硬件木馬檢測技術(shù)。本文主要開展了基于功耗的側(cè)信道分析技術(shù)的相關(guān)研究工作。本文針對硬件木馬檢測中數(shù)據(jù)預(yù)處理效果不佳的問題,提出了小波降噪預(yù)處理的硬件木馬檢測的優(yōu)化方法。本文介紹了國內(nèi)外現(xiàn)有的硬件木馬檢測技術(shù),并重點(diǎn)闡述了側(cè)信道分析技術(shù)的種類和原理。根據(jù)功耗信息的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了載體電路和硬件木馬電路。同時(shí)對基于FPGA實(shí)現(xiàn)的含有木馬的ISCAS’89系列的基準(zhǔn)電路進(jìn)行檢測,分別獲取基準(zhǔn)電路和被植入硬件木馬的電路的功耗信息。本文介紹了小波變換的降噪過程。通過對同一組功耗數(shù)據(jù)分別進(jìn)行不同小波函數(shù)、分解層數(shù)、閾值處理的實(shí)驗(yàn),最終確定采用小波函數(shù)sym8對獲取的功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行3層小波分解的降噪處理,并采用Rigorous SURE閾值對分解后得到的高頻系數(shù)進(jìn)行閾值處理。在此基礎(chǔ)上,本文對小波變換數(shù)據(jù)降噪預(yù)處理后的功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行馬氏距離的硬件木馬判別數(shù)據(jù)處理。通過對同一組功耗數(shù)據(jù)直接進(jìn)行馬氏距離數(shù)據(jù)處理以及主成分分析的降維處理等對比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了小波變換的數(shù)據(jù)降噪預(yù)處理方法的高效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用小波變換的數(shù)據(jù)降噪預(yù)處理的方法可以有效地檢測出占母本電路面積比為0.24%的硬件木馬。
【圖文】：

1.1.2 選題意義近年來，由于硬件木馬的存在不僅對國家的軍事、金融等的信息安全構(gòu)成了威脅，同時(shí)也威脅著民用的手機(jī)、家用電器等，其危害對大到國家小到個(gè)體都造成了不同程度地影響，因此，以美國、歐洲等國家為首的世界強(qiáng)國開始對硬件木馬的功能、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、檢測等方向進(jìn)行大量的研究。目前，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)相對落后，大量的高性能、低功耗的芯片仍主要依賴于進(jìn)口，諸如 CPU 等技術(shù)含量高的芯片仍被 Inter 等國外的大公司壟斷著[13]。值得注意的是，一旦這些進(jìn)口的芯片中被植入了硬件木馬，將對我國的軍事、金融、國防等領(lǐng)域的安全產(chǎn)生不可估量的影響[10]，如我國會(huì)大量購買德國的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品涉及到醫(yī)療、經(jīng)濟(jì)、國防等領(lǐng)域，一旦設(shè)備中的芯片被植入硬件木馬，其所帶來的危害是無法想象的[14]。另一方面，即便是自主設(shè)計(jì)的芯片也很難保證其為完全安全的芯片，主要原因是現(xiàn)階段國內(nèi)的集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造兩大環(huán)節(jié)是分離的。目前，國內(nèi)的IC 公司多數(shù)僅能完成芯片的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在集成電路的設(shè)計(jì)過程中公司會(huì)采用其他公司提供的 IP 完成 RTL 代碼的編寫、門級(jí)網(wǎng)表生成等環(huán)節(jié)。這樣雖然節(jié)約了時(shí)間和人力成

由于硬件木馬電路對母本電路的影響本身就很微弱，若受到了外將減弱甚至掩蓋了硬件木馬電路的影響，為了降低噪聲的存在對硬件木影響，進(jìn)一步提高硬件木馬檢出率，本文提出了小波變換的降噪預(yù)處理測優(yōu)化。內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀文以“Hardware Trojan”、“Hardware security”等為關(guān)鍵詞，在學(xué)校提供EE 和 Web of Knowledge 中進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。通過檢索可知，國外有關(guān)硬件道主要集中在 2007 年以后，論文的數(shù)量呈現(xiàn)出逐年增多的趨勢，這表明究越來越受到關(guān)注，，正成為集成電路安全隱患的研究熱點(diǎn)。如圖 1.2 所示硬件木馬的論文統(tǒng)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN407

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2567146