本文關(guān)鍵詞： 信息安全 硬件木馬 側(cè)信道分析 自檢測(cè)電路 排序熵　出處：《天津大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來(lái)信息安全事件不斷發(fā)生,集成電路的安全性正得到廣泛關(guān)注,保障集成電路芯片的“自主可控”和“自主可信”成為當(dāng)前各類(lèi)信息系統(tǒng)的迫切需求。硬件木馬作為集成電路中的主要安全隱患之一,其檢測(cè)理論與方法已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外集成電路領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)研究課題。隨著集成電路規(guī)模的增大,硬件木馬面積的減小,木馬電路對(duì)于母本電路的影響越來(lái)越小,檢測(cè)難度越來(lái)越大。本文查閱了國(guó)內(nèi)外硬件木馬研究的相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)出采用基于內(nèi)建電路的硬件木馬檢測(cè)技術(shù),能有效提高硬件木馬檢測(cè)的靈敏度。通過(guò)分析基于內(nèi)建電路的硬件木馬檢測(cè)原理,本文制定了兩種檢測(cè)方案:一種是基于木馬電路的運(yùn)行會(huì)引入額外的壓降的基本原理,在電路的設(shè)計(jì)層次嵌入自檢測(cè)電路結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能有效檢測(cè)木馬電路產(chǎn)生的壓降,進(jìn)而判斷電路中是否含有木馬電路;另一種是基于芯片內(nèi)部電路運(yùn)行中產(chǎn)生電磁輻射的基本原理,通過(guò)分析木馬電路對(duì)母本電路電磁輻射的影響,判斷電路中是否含有硬件木馬。在第一種檢測(cè)方案中,本文基于環(huán)形振蕩器設(shè)計(jì)了一種自檢測(cè)電路結(jié)構(gòu),選擇ISCAS’s9234作為母本電路,電路面積為484996um2,并設(shè)計(jì)了10種不同面積比的木馬電路。根據(jù)母本電路的規(guī)模,設(shè)計(jì)環(huán)形振蕩器的級(jí)數(shù)為5,振蕩頻率為244MHz,占母本電路的面積比為0.004%,能有效檢測(cè)出面積比為0.20%的木馬電路。在第二種檢測(cè)方案中,本文提出了將排序熵算法應(yīng)用在硬件木馬電磁檢測(cè)中,通過(guò)分析母本電路與含木馬電路電磁輻射信號(hào)復(fù)雜度的差異性,進(jìn)而分析待測(cè)電路中是否含有木馬電路�；赟AKURA-G FPGA開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)了硬件木馬電磁輻射信息的檢測(cè)平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,當(dāng)木馬電路的面積比為0.17%時(shí),含木馬電路與母本電路的差異性P值為0.0017,具有顯著差異性,驗(yàn)證了排序熵算法在硬件木馬電磁檢測(cè)中的有效性。
[Abstract]:In recent years, information security incidents continue to occur, and the security of integrated circuits is receiving extensive attention. It is an urgent need to ensure the "independent controllable" and "autonomous credibility" of integrated circuit chips. Hardware Trojan is one of the main security hazards in integrated circuits. The detection theory and method have become the frontier and hot research topic in the field of integrated circuit at home and abroad. With the increase of the scale of integrated circuit, the area of hardware Trojan decreases. Trojan circuit has less and less influence on mother circuit, and it is more and more difficult to detect. This paper looks up the related literature of hardware Trojan horse research at home and abroad, summarizes the hardware Trojan detection technology based on built-in circuit. Can effectively improve the sensitivity of hardware Trojan detection. By analyzing the hardware Trojan detection principle based on built-in circuit. This paper develops two detection schemes: one is based on the Trojan circuit operation will introduce the basic principle of additional voltage drop in the circuit design level embedded self-detection circuit structure. The structure can effectively detect the voltage drop produced by Trojan circuit, and then judge whether there is Trojan circuit in the circuit. The other is based on the basic principle of electromagnetic radiation generated in the operation of the internal circuit of the chip, by analyzing the influence of Trojan circuit on the electromagnetic radiation of the mother circuit. In the first detection scheme, this paper designs a self-detection circuit structure based on ring oscillator, and selects ISCAS's9234 as the mother circuit. The circuit area is 484996um2, and 10 Trojan horse circuits with different area ratio are designed. According to the size of the mother circuit, the series of the ring oscillator is 5 and the oscillation frequency is 244MHz. The area ratio of the female circuit is 0.004, which can effectively detect the Trojan horse circuit with area ratio of 0.20%. In the second detection scheme. In this paper, the sorting entropy algorithm is applied to the electromagnetic detection of the hardware Trojan horse. The difference of the complexity of the electromagnetic radiation signal between the mother circuit and the circuit containing Trojan horse is analyzed. Based on SAKURA-G FPGA development board, the detection platform of electromagnetic radiation information of hardware Trojan horse is designed and analyzed by experiment. When the area ratio of Trojan circuit is 0.17, the difference between Trojan circuit and mother circuit is 0.0017, which has significant difference. The validity of the sorting entropy algorithm in the electromagnetic detection of the hardware Trojan horse is verified.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP309;TN407

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