基于HMM的硬件木马检测技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于HMM的硬件木马检测技术研究论文作者：白雪学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：集成电路工程指导教师：高振斌职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金资助项目“无参考模型的硬件木马检测技术研究”（61376032）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofIntegratedCircuitEngineeringHardwareTrojanDetectio

2、nTechnologyResearchBasedontheHMMbyBaiXueSupervisor:Prof.GaoZhenbinMarch2016ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.“NoreferencemodelhardwareTrojandetectiontechnologyresearch”（61376032）摘要随着集成电路设计与制造的全球化，集成电路产品的安全性和可靠性受到越来越多的威胁。硬件

3、木马便是一种新型的威胁。硬件木马是指在集成电路设计或制造过程当中，攻击者在电路中植入的恶意的冗余电路的统称。它能使电路在特定的条件下失效或者泄露信息。硬件木马的出现给信息领域带来了严重的威胁，因此硬件木马的检测技术成为了国内外研究的重点课题。本论文主要开展了基于HMM(隐马尔科夫模型)的硬件木马检测技术的相关研究和探索工作。其主要思想是利用母本电路（无硬件木马电路）与含有硬件木马电路的侧信道信息的匹配性来对木马进行检测。主要研究内容包括如下：首先,对硬件木马的特点、结构进行了全面的分析和总结，为接下来

4、进行的硬件木马检测工作奠定了根本的理论基础；然后，对硬件木马及硬件木马载体电路进行了设计并进行了仿真实现，为后续的检测工作提供了可能；其次，搭建了硬件木马检测平台，制订了具体的检测流程并进行了实验采集数据，为数据处理工作做好了准备；最后，重点针对HMM算法开展了相应的研究工作：首先，把硬件木马的检测问题归纳到HMM三个问题中的具体问题，以便进行处理；然后提取母本数据和待测数据的特征参数；利用HMM中的训练问题对母本数据进行训练，得到一个能够代表母本数据特征的模型；最后，利用HMM中的评估问题对待测数据

5、检测，得到待测数据与上述模型的匹配程度。在利用HMM处理完数据后，再次利用预定的检测评估方法对该检测结果进行评估。本论文中通过实验成功验证了HMM算法在硬件木马检测上的有效性，同时为了验证此方法的适用性，再次采集电磁辐射信息利用上述方法进行了处理、分析和验证。实验结果表明：基于HMM的硬件木马检测方法能够对硬件木马进行有效的识别，且能够检测出面积比为0.53%的硬件木马。关键词：集成电路硬件木马信息安全HMMIABSTRACTWiththeglobalizationofintegratedcircui

6、tdesignandmanufacture,thesafetyoftheintegratedcircuitproductsismoreandmoredifficulttosecure.HardwareTrojanisanewkindofthreat.HardwareTrojanreferstothecollectiveofredundancycircuits,thattheattackerinsertmaliciouslyinthecircuitattheprocessingofdesignandma

7、nufacture.Itcanmakethecircuitfailureordiscloseinformationincertainconditions.ThepresenceofHardwareTrojanposesaseriousthreattoinformationsecurityfield,sothehardwareTrojandetectiontechnologyhasbecomethefocusoftheresearchtopicbothathomeandabroad.Inthispape

8、r,wecarriedouttherelatedresearchworkofhardwareTrojandetectiontechnologybasedonhiddenmarkovmodels.Itsmainideaistousethematchingofsidechannelinformationthatfemaleparentcircuit(incluingnohardwareTrojancircuit)andcontainshardwareTroj