工艺偏差对硬件木马检测的影响及校正算法研究

《工艺偏差对硬件木马检测的影响及校正算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工艺偏差对硬件木马检测的影响及校正算法研究ResearchonHardwareTrojanDetectionTechnologyunderProcessVariationandCalibrationMethods学科专业：微电子学与固体电子学作者姓名：刘阿强指导教师：赵毅强教授天津大学微电子学院二零一七年十二月摘要硬件木马是对集成电路芯片的恶意篡改，会窃取关键信息或者使芯片失效，是集成电路中的主要安全隐患之一。由于硬件木马的植入和激活较为隐蔽，其检测具有一定难度。目前主流的检测方法是基于侧信道和环形振荡器的

2、硬件木马检测方法。然而由于工艺偏差可能会掩盖部分硬件木马的影响，导致检测算法难度增加，因此工艺偏差是硬件木马检测需要解决的关键问题之一。本文对基于功耗侧信道的硬件木马检测技术开展研究，基于0.18微米工艺利用Hspice蒙特卡洛仿真，获取了其工艺偏差条件下的功耗侧信道信息。分析了工艺偏差对功耗侧信道检测方法的影响，由于工艺偏差会导致相同的待测芯片的侧信道信息存在差异，直接比较难以判断这种差异是不是硬件木马引起的。为了判定芯片中是否存在硬件木马，提出了基于最大似然因子分析的木马判别方法。在母本电路等效门数约为

3、4292个与非门的情况下，实现了占电路面积比0.44%左右的硬件木马的有效检出。考虑到基于环形振荡器的硬件木马检测方法同样受工艺偏差的影响，因此对其开展了研究。首先对基于环形振荡器的硬件木马检测方法进行了较为系统的研究，仿真分析了环形振荡器结构、级数、植入方法以及距离木马远近对检测方法的影响。为了减小工艺偏差对木马检测的影响，开展了芯片供电电压变化对工艺偏差和硬件木马影响的研究，通过实验发现改变供电电压可以改变测试数据中工艺偏差和硬件木马影响所占的比重，并利用马氏距离以及欧式距离等判别方法实现了硬件木马判别

4、。关键词：硬件木马，工艺偏差，侧信道分析，环形振荡器，校正方法IABSTRACTHardwareTrojanisakindofmalicioustamperingoftheintegratedcircuit,anditwillstealkeyinformationordisablethechiponceactivated.Thusitisoneofthemainsafetyproblemsinthefieldofintegratedcircuitdesign.Anditisverydifficulttobe

5、foundbyfunctionaltestduetoitsstealthynature.SidechannelandringoscillatorbasedhardwareTrojandetectiontechnologyattractsmuchattention.HoweverprocessvariationmaycovertheimpactofhardwareTrojanandleadtotheincreaseofdifficultiesindetectingalgorithms.Processvaria

6、tionisoneofthekeyissuesinhardwareTrojandetectiontechnology.Basedontheanalysisoftheinfluenceofprocessvariationonsidechannelandringoscillatorfrequency,modelingofhardwareTrojandetectionisdone.Firstly,forpowersidechannelbasedhardwareTrojandetectiontechnology,b

7、yusingHspiceMonteCarlosimulationbasedon0.18μmtechnology,powersidechannelinformationunderprocessvariationisobtainedbyvaryingtransistorparameters.Andtheimpactofprocessvariationonsidechannelisanalyzed:processvariationwillleadtodifferencesamongthesamecircuits,

8、anditisdifficulttotellwhetherthesedifferencesarecausedbyprocessvariationorhardwareTrojan.InordertoidentifyTrojans,maximumlikelihoodfactoranalysisbasedmethodisproposedtodetecthardwareTrojans.FPGAexperimentatio