【摘要】：隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,其產(chǎn)品已滲入到國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的方方面面。小到智能手機、平板電腦、智能盒子等個人用品,大到計算機、汽車電子、智能化工業(yè)等大型設備,大大豐富了集成電路芯片的應用領域。不僅如此,國家的軍用設備、軍事通信、航天衛(wèi)星等,同樣也離不開芯片的應用。然而,芯片設計是多方合作的結(jié)果并且我國的芯片大部分依賴于進口,使其安全性需要得到足夠的重視。因此,開展硬件木馬設計的研究工作,有利于為木馬檢測提供新的方向,建立更加全面的安全信息系統(tǒng)。本文基于目標電路AHB-SRAM控制器,在RTL級,對現(xiàn)有木馬檢測技術進行分析,從而對數(shù)字型硬件木馬的代碼設計規(guī)則提出新的要求,并對木馬計數(shù)器模塊進行優(yōu)化。然后,對目標電路的電路實現(xiàn),各模塊接口等進行分析,標記出其電路脆弱點,并設計8種不同觸發(fā)類型的硬件木馬進行插入,通過軟件仿真驗證其有效性,并通過綜合后的功耗、面積等數(shù)據(jù),進行總結(jié)優(yōu)化。最后,基于硬件木馬,提出一種IP版權保護機制的新方法。在硬件木馬設計的研究中,本文開展了以下工作:(1)對硬件木馬的概念、分類、常用設計類型以及檢測技術進行歸納總結(jié)。(2)分析RTL級現(xiàn)有木馬檢測技術,提出躲避傳統(tǒng)檢測、躲避UCI檢測以及提高可控性的木馬代碼設計新規(guī)則及具體實施方法。(3)在相同頻率等條件下,對二進制、格雷碼及獨熱碼三種編碼方式的木馬計數(shù)器模塊進行仿真綜合。其中,對于格雷碼,由于其電路復雜度較高,使其面積為二進制編碼面積的1.18倍,是獨熱碼編碼的1.15倍,但其動態(tài)功耗相比于二進制編碼減少20%;對于獨熱碼,它具有最低的動態(tài)功耗,相比于二進制編碼減少49%,相比于格雷碼減少36%,并且其電路結(jié)構簡單,面積與二進制編碼相近。分析得出,采用獨熱碼編碼的計數(shù)器模型有利于提高木馬隱蔽性,并且通過帶使能端的多級串聯(lián)能夠有效解決獨熱碼計數(shù)周期短的缺點。(4)設計目標電路AHB-SRAM控制器,對選取理由、故障檢測算法、電路實現(xiàn)以及各模塊接口進行詳細說明。著重對電路BIST模塊的March C算法進行分析,從而找出其算法漏洞,并結(jié)合目標電路,羅列出其電路脆弱點。(5)基于以上代碼設計規(guī)則以及模型優(yōu)化,設計了8種不同觸發(fā)類型的硬件木馬插入到目標電路中,包括1種組合邏輯型木馬、4種計數(shù)器型木馬以及3種狀態(tài)機型木馬,通過軟件仿真驗證其有效性,并通過電路綜合報告,從功耗、面積、觸發(fā)率等因素進行對比及總結(jié)。得出,計數(shù)器型木馬在實現(xiàn)較低觸發(fā)率的同時會以面積和功耗作為代價,而狀態(tài)機型在實現(xiàn)較低觸發(fā)率的同時其面積和功耗具有一定優(yōu)勢,并且采用電路復用的設計可以進一步減少其面積與功耗�？偨Y(jié)可知,在滿足其觸發(fā)需求的情況下,應首要考慮狀態(tài)機型木馬的使用。(6)基于硬件木馬,通過計數(shù)器與狀態(tài)機結(jié)合的設計方式,實現(xiàn)固定時間和特定事件觸發(fā),展現(xiàn)了其作為IP版權保護機制的可行性。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN402;TP309
【圖文】：

從最近幾年的文章來看，國內(nèi)的主要研究重點在于硬件木馬的檢測方法，而對于硬件木馬的設計理論研究較少，其木馬各方向論文數(shù)量對比如圖 1.2 所示。圖1.2 木馬各研究方向論文數(shù)量對比1.3 論文結(jié)構安排本論文共分為五部分。第一章，首先說明了集成電路在現(xiàn)代生活中的重要作用，并從其安全性出發(fā)，闡

圖 3.5 展示了門單元的不可控度，計算時認為每個信號都是獨立的，忽略了信號之間的依賴關系。圖3.5 門單元的不可控度有了每個信號的不可控度，攻擊者就可以根據(jù)實際需求來選擇硬件木馬的輸入節(jié)點。

【相似文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 朱哲立;基于AHB-SRAM控制器的硬件木馬研究與設計[D];西安電子科技大學;2019年

本文編號：2713166