發(fā)布時(shí)間：2017-05-04 05:11

  本文關(guān)鍵詞：基于半侵入式侵入式攻擊的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)容提取研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在當(dāng)前的信息化時(shí)代,基于集成電路技術(shù)的智能IC卡或各類手提式設(shè)備作為各種信息系統(tǒng)用戶的終端設(shè)備已被普遍使用。在這些用戶終端設(shè)備中一般包含一個(gè)或多個(gè)基于集成電路技術(shù)的非易失性存儲(chǔ)器用以保存用戶的個(gè)人敏感信息(包括用戶個(gè)人身份信息、用于身份識(shí)別和通訊保密的密鑰等)和系統(tǒng)的核心參數(shù)(例如數(shù)字電視系統(tǒng)中的根密鑰)。如何保護(hù)這些敏感信息不被非法獲取是保護(hù)用戶權(quán)益,保障相應(yīng)信息系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本要求。本文嘗試使用半侵入式與侵入式攻擊技術(shù)對半導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)容進(jìn)行提取,以便研究半侵入式侵入式攻擊方法和檢測半導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器在半侵入式和侵入式攻擊下的抗攻擊能力。論文主要介紹基于光學(xué)方法和探針方法對存儲(chǔ)器內(nèi)容嘗試提取的研究成果。本文首先使用激光錯(cuò)誤注入方法嘗試對智能卡芯片在驗(yàn)證過程中的驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行提取,使用Riscue設(shè)備可以精確控制錯(cuò)誤注入的時(shí)間和錯(cuò)誤值,從而減少窮舉猜測驗(yàn)證數(shù)據(jù)的次數(shù)。由于從正面進(jìn)行攻擊受到多層金屬層阻擋,因此沒有成功注入錯(cuò)誤,需要從芯片背面加以嘗試,此方法實(shí)現(xiàn)精確控制錯(cuò)誤。其次,本文采用光化學(xué)方法對一個(gè)通用EEPROM存儲(chǔ)器芯片直接使用掃描電鏡(SEM)進(jìn)行觀測,嘗試從圖像上辨別不同存儲(chǔ)狀態(tài)的單元并且定位單個(gè)存儲(chǔ)器單元位置。結(jié)果顯示雖然無法直接依據(jù)圖像分辨存儲(chǔ)內(nèi)容,但是可以清晰定位每個(gè)存儲(chǔ)器晶體管的具體位置。再次,本文針對存儲(chǔ)器整體的探針攻擊直接探測EEPROM數(shù)據(jù)輸出口數(shù)據(jù),通過探針探測焊盤(PAD)信號(hào)從而讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)顯示這種攻擊的可能性,但是工程難度大,此方法的創(chuàng)新點(diǎn)和意義在于攻擊點(diǎn)新穎,成功處理芯片表面Dummy金屬;最后,本文使用探針探測EEPROM每個(gè)單元的工作電信號(hào),從而區(qū)分不同狀態(tài)的單元,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示從I-V曲線上能明顯區(qū)分存儲(chǔ)器單元的不同狀態(tài),證實(shí)方法可行,此法攻擊直接,攻擊不需要了解目標(biāo)芯片資料,實(shí)驗(yàn)成功消除探針噪聲干擾,找到更好的制作焊盤(PAD)的方法。通過本文研究,發(fā)現(xiàn)半侵入式與侵入式攻擊提取非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)容實(shí)際操作工程難度大,但是攻擊方式直接,可以彌補(bǔ)非侵入式攻擊的不足,具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。此外,非易失性存儲(chǔ)器對這兩類攻擊有一定抵抗能力。
【關(guān)鍵詞】：侵入式攻擊 半侵入式攻擊 非易失性存儲(chǔ)器 內(nèi)容提取
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-13
• 1.1 硬件安全9-10
• 1.2 針對芯片的攻擊手段10
• 1.3 研究現(xiàn)狀和研究意義10-12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)介紹12-13
• 第2章 非易失性存儲(chǔ)器13-23
• 2.1 非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器知識(shí)體系13-21
• 2.1.1 基本工作原理13-14
• 2.1.2 基本編程機(jī)制14-18
• 2.1.2.1 FN隧穿15
• 2.1.2.2 增強(qiáng)型的多晶硅氧化物隧穿15-16
• 2.1.2.3 溝道熱電子注入16-17
• 2.1.2.4 源邊注入17-18
• 2.1.2.5 直接帶帶隧穿及修改版的F-N隧穿18
• 2.1.3 幾種基本的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器類型18-21
• 2.1.3.1 EPROM/OTP19
• 2.1.3.2 EEPROM19-20
• 2.1.3.3 Flash20-21
• 2.2 激光錯(cuò)誤注入理論基礎(chǔ)21-23
• 第3章 半侵入式和侵入式攻擊方法23-40
• 3.1 激光錯(cuò)誤注入23-25
• 3.2 如何利用半侵入式攻擊讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容25-27
• 3.3 數(shù)據(jù)殘留攻擊方法27-28
• 3.4 利用光子輻射分析讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容28-31
• 3.5 使用激光局部加熱改變EEPROM存儲(chǔ)內(nèi)容31-33
• 3.6 將半侵入式攻擊與側(cè)信道攻擊結(jié)合33-36
• 3.7 從時(shí)域控制錯(cuò)誤注入的攻擊36-37
• 3.8 總結(jié)37-38
• 3.9 確定攻擊手段38-40
• 第4章 基于光學(xué)方法的內(nèi)容提取40-56
• 4.1 光學(xué)錯(cuò)誤注入攻擊方案40-48
• 4.1.1 攻擊原理41-43
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和樣品準(zhǔn)備43
• 4.1.3 攻擊步驟和攻擊結(jié)果43-48
• 4.2 光化學(xué)侵入式攻擊方案48-56
• 4.2.1 攻擊原理49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和樣品準(zhǔn)備49-53
• 4.2.3 攻擊結(jié)果53-56
• 第5章 基于探針方法的內(nèi)容提取56-72
• 5.1 針對存儲(chǔ)器整體的探針探測攻擊56-66
• 5.1.1 攻擊原理56-59
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和樣品準(zhǔn)備59-63
• 5.1.3 攻擊結(jié)果63-66
• 5.2 針對存儲(chǔ)單元的探針探測攻擊66-72
• 5.2.1 攻擊原理67
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和樣品準(zhǔn)備67-68
• 5.2.3 攻擊結(jié)果68-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-79
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果79

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