隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,硬件木馬已經(jīng)對(duì)集成電路的可靠性和安全性帶來了巨大的隱患�，F(xiàn)有的研究表明,電路的關(guān)鍵路徑易受到硬件木馬的攻擊。針對(duì)電路的關(guān)鍵路徑提出了預(yù)防硬件木馬插入的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案。根據(jù)電路的拓?fù)溥壿嬳樞蛴?jì)算電路各個(gè)路徑的延時(shí),選取電路延時(shí)最大的路徑作為電路的關(guān)鍵路徑,計(jì)算關(guān)鍵路徑上所有節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換概率,優(yōu)先選擇關(guān)鍵路徑上低于特定閾值的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)。同只檢測(cè)電路主輸出的邏輯測(cè)試法相比,充分考慮了關(guān)鍵路徑上硬件木馬的激活不改變主輸出的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方案在最多增加24.32%的面積開銷下,可以有效地預(yù)防和監(jiān)測(cè)硬件木馬在ISCAS85電路關(guān)鍵路徑的插入。

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【部分圖文】：

圖1 簡(jiǎn)單的c17電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)選擇

如圖1所示是簡(jiǎn)單的c17組合電路，由節(jié)點(diǎn)G3、G9、G12、G16節(jié)點(diǎn)組成的紅色路徑表示的是c17組合電路中延時(shí)最大的路徑。該路徑上的G9、G12節(jié)點(diǎn)作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象，由于G9節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換概率TpG9=0.1875小于G12節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換概率TpG12=0.234375，所以....

圖3 典型的小型組合硬件木馬

聰明的攻擊者通過選擇電路關(guān)鍵路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)插入硬件木馬。為了使插入的木馬對(duì)電路的影響較小，一般攻擊者會(huì)植入小型的組合硬件木馬，其典型結(jié)構(gòu)如圖3所示。該木馬由一個(gè)“與”門和一個(gè)“異或”門組成，“與”門作為硬件木馬的觸發(fā)邏輯部分，“異或”門作為硬件木馬的負(fù)載部分。當(dāng)觸發(fā)部分“與”門輸....

圖4 硬件木馬和監(jiān)測(cè)器的插入

如圖4(a）是原始電路，紅色的部分是電路的關(guān)鍵路徑，假設(shè)G30節(jié)點(diǎn)是電路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)是硬件木馬插入的主要攻擊對(duì)象。圖4(b）是插入監(jiān)測(cè)器（藍(lán)色虛線）的電路，假如攻擊者在G30節(jié)點(diǎn)插入硬件木馬（紅色虛線），當(dāng)G10和G20邏輯值同時(shí)為“1”時(shí)，硬件木馬被激活，G30的邏輯值被....

圖5 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)架構(gòu)

如圖5所示是電路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。電路中的每個(gè)監(jiān)測(cè)器的輸出信號(hào)為兩位，所有的監(jiān)測(cè)器的輸出結(jié)果匯總于最終監(jiān)測(cè)器，最終監(jiān)測(cè)器形成兩位輸出f和g。如果電路中的任何一個(gè)監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到硬件木馬，最終監(jiān)測(cè)器則會(huì)輸出“10”；沒有檢測(cè)到木馬，監(jiān)測(cè)器輸出“01”；若監(jiān)測(cè)器發(fā)生故障，則最終監(jiān)測(cè)....

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