本文關鍵詞：硬件木馬電路設計與檢測

  更多相關文章： 硬件木馬電路 可逆計數(shù)器 故障攻擊 環(huán)形振蕩器

【摘要】：集成電路設計、生產(chǎn)的各個流程都有可能受到硬件木馬電路的攻擊,從而給使用這些芯片的系統(tǒng)造成安全隱患,研究硬件木馬電路的設計與檢測,對于保證芯片的安全運行具有重要意義。本文針對硬件木馬電路的設計與檢測進行了研究。首先,對硬件木馬電路的歷史、電路分類、檢測方法進行系統(tǒng)的學習和歸納。其次,對硬件木馬電路的設計方法進行了研究,了解硬件木馬的運行機制,為提出更有效的硬件木馬電路檢測方法提供了有益的參考和木馬樣本。最后,提出了一種在電路設計階段就介入的硬件木馬檢測流程。本文的主要內(nèi)容包括:首先,針對計數(shù)器觸發(fā)電路存在的可控性低,隱蔽性差,觸發(fā)不靈活的特點,本文提出一種基于可逆計數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路,該電路采用外部脈沖進行觸發(fā),如果在觸發(fā)過程中出現(xiàn)意外情況,造成本次觸發(fā)失敗,可逆計數(shù)器會逆向計數(shù),直至返回初始狀態(tài),等待下一次觸發(fā),從而使觸發(fā)電路具有更好的可控性以及抗干擾性能。針對該電路進行了電路仿真以及性能分析,結果表明,與32位計數(shù)器型觸發(fā)電路相比,本設計占用更少的硬件資源,隱蔽性更強,可控性更高。然后,以一個AES加密電路為目標,結合故障攻擊原理,設計了一個只需要四個門電路的硬件木馬電路。當該電路被激活時,會造成加密出錯,并輸出錯誤密文。通過收集,分析兩對正確/錯誤密文對,可以破解得到AES加密第十輪輪密鑰。本文在AES加密電路的門級網(wǎng)表完成了木馬電路的植入,對木馬電路及密鑰破解進行了仿真驗證。結果表明,利用該硬件木馬可以正確實現(xiàn)破解AES加密第十輪輪密鑰的功能。最后,提出了一種基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測方法。完整的檢測流程包括設計修改、數(shù)據(jù)收集和木馬檢測三個階段。對檢測流程及環(huán)形振蕩器的配置方法進行了詳細描述。文章以ISCAS-85測試電路集中的C432電路為目標電路,對該檢測流程進行了驗證。結果表明,該檢測方法可以在存在一定程度的工藝偏差的情況下,將被植入到目標電路中的硬件木馬樣本檢測出來。
【關鍵詞】：硬件木馬電路 可逆計數(shù)器 故障攻擊 環(huán)形振蕩器
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN407
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 選題意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第二章 基于可逆計數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路設計16-28
• 2.1 硬件木馬電路概述16-19
• 2.1.1 觸發(fā)電路16-18
• 2.1.2 負載電路18
• 2.1.3 硬件木馬電路設計原則18-19
• 2.2 基于可逆計數(shù)器的硬件木馬觸發(fā)電路設計19-23
• 2.2.1 整體框架設計19-20
• 2.2.2 可逆計數(shù)器設計20-21
• 2.2.3 脈沖轉換電路設計21-22
• 2.2.4 時間窗口及觸發(fā)信號trg22-23
• 2.3 電路仿真23-25
• 2.3.1 可逆計數(shù)器功能仿真23
• 2.3.2 脈沖轉換電路功能仿真23-24
• 2.3.3 整體電路功能仿真24-25
• 2.4 性能分析25-26
• 2.4.1 面積25-26
• 2.4.2 功耗26
• 2.5 本章小結26-28
• 第三章 基于故障攻擊的硬件木馬負載電路設計28-46
• 3.1 AES加密算法及故障攻擊原理簡介28-33
• 3.1.1 AES加密算法原理28-31
• 3.1.2 針對AES算法的故障攻擊原理31-33
• 3.2 目標電路實現(xiàn)及仿真33-38
• 3.2.1 電路設計33-36
• 3.2.2 電路仿真36-38
• 3.3 基于故障攻擊的硬件木馬電路設計38-44
• 3.3.1 密鑰泄露流程38-39
• 3.3.2 硬件木馬電路植入39-41
• 3.3.3 電路仿真41-44
• 3.4 本章小結44-46
• 第四章 基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測方法46-60
• 4.1 基于環(huán)形振蕩器的硬件木馬檢測方法46-52
• 4.1.1 環(huán)形振蕩器工作原理46-48
• 4.1.2 可配置的環(huán)形振蕩器48-50
• 4.1.3 硬件木馬檢測流程50-52
• 4.2 實驗仿真52-59
• 4.2.1 設計修改52-56
• 4.2.2 數(shù)據(jù)收集56-58
• 4.2.3 木馬檢測58-59
• 4.3 本章小結59-60
• 總結與展望60-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果66-67
• 致謝67-68
• 附件68

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本文編號：1008459