【摘要】：隨著微電子技術(shù)的不斷進步與發(fā)展,集成電路芯片被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、航空、金融等關(guān)鍵領(lǐng)域。然而,目前芯片生產(chǎn)更多是通過代工廠進行加工和制造,導致IC芯片面臨著較大的安全威脅。硬件木馬作為一種具有代表性的新型硬件攻擊方式,在特定條件下激活,以修改電路功能、盜取重要信息、破壞電路等。本文基于可信性設(shè)計的硬件木馬的預防與檢測,提出預防與檢測硬件木馬模型,并結(jié)合電路的特征,構(gòu)建預防和檢測硬件木馬的可信結(jié)構(gòu)。本文的主要工作內(nèi)容如下:第一,對目前硬件木馬內(nèi)建自驗證方法進行了研究和分析,并歸納了該方法存在的不足。針對該方法的不足,構(gòu)建完善的內(nèi)建測試方案,提出新型的協(xié)同自測(Jointly Self-Test,JST)結(jié)構(gòu)。采用路徑規(guī)劃算法對自測電路的標準單元進行分配優(yōu)化,構(gòu)建無冗余門的自測電路,提高預防硬件木馬植入的能力。實驗結(jié)果表明,即使是小型硬件木馬插入自測電路(Self-Test Circuits,STC)也會引起特征簽名的變化,或者插入功耗檢測電路(Power Detection Circuits,PDC)則通過功耗檢測靈敏度γ_(PDS)的大小來判斷電路中是否被插入硬件木馬。第二,電路的關(guān)鍵路徑的關(guān)鍵節(jié)點是攻擊植入硬件木馬的最佳選擇之一,本文提出了基于電路關(guān)鍵路徑的硬件木馬實時監(jiān)測方法。建立了基于ISCAS85組合電路的關(guān)鍵路徑和關(guān)鍵節(jié)點的計算模型,并通過設(shè)置閾值,控制了監(jiān)測器的面積開銷。同只檢測電路主輸出的邏輯測試法相比,充分考慮了電路中硬件木馬的激活不改變主輸出的情況,可以有效地檢測硬件木馬在電路關(guān)鍵路徑上的插入。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN407
【圖文】：

第二章 硬件木馬概述電路的節(jié)點發(fā)生故障直接影響電路的可靠度，電路門級節(jié)點越容易發(fā)生故節(jié)點的可靠度就越低，攻擊者會優(yōu)先選擇可靠度低的門級節(jié)點植入硬件木]。通過信號概率可靠性分析（Signal Probability Reliability Analysis，SPR法對電路進行可靠性分析，計算出電路中的重要節(jié)點,并在重要節(jié)點插入檢測輸出的邏輯值進行在線監(jiān)測，當沒有檢測到硬件木馬時，檢測器的輸出為“0檢測到硬件木馬時，檢驗器輸出“10”。檢查器輸出“00”或“11”說明檢查器自在故障。以此實現(xiàn)電路檢測木馬的功能以及實施自檢判斷。該方法具有測試率高，低開銷，運算速度快的特點，可運用于大規(guī)模的集成電路。

合肥工業(yè)大學專業(yè)碩士研究生學位論文給定路徑的相對延遲，將硬件木馬引起的額外延時轉(zhuǎn)換為電路可觀察到的變化。該方法不僅能夠很大程度上消除環(huán)境噪聲和工藝波動的影響，顯化硬件木馬給電路帶來的影響，提高硬件木馬的檢測分辨率，而且在一定情況下不依賴于“黃金芯片”。除此之外，該方法是也填補了旁路分析法在檢測小型木馬方面的不足。

第四章 關(guān)鍵路徑的實時防護與監(jiān)測.1.3 電路關(guān)鍵節(jié)點選取算法電路的關(guān)鍵節(jié)點選取算法偽代碼如圖 4.2 所示。首先輸入電路的門級網(wǎng)表，并定轉(zhuǎn)換概率 Tp 的閾值 Th；然后根據(jù)電路門級網(wǎng)表的拓撲排序找到延時最大的徑，并用傳播公式計算關(guān)鍵路徑上所有節(jié)點的轉(zhuǎn)換概率；最后統(tǒng)計低于閾值的點集合，以此作為優(yōu)先插入監(jiān)測器的選擇對象。

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本文編號：2761423