[发明专利]基于电磁和延迟的硬件木马侧信道检测方法

说明书

本发明涉及基于电磁和延迟的硬件木马检测技术，为利用芯片在工作状态下泄露的电磁信息和延迟信息，实现硬件木马的检测，本发明基于电磁和延迟的硬件木马旁路检测方法，木马芯片m消耗的电流I_tot,m和某条路径的最大工作频率f_max,m，二者对应的比例关系：其中某条路径有n_cri,m个开关管，此刻有n_tot,m个开关管处于工作状态，且n_tot,m≥n_tot,g，如果硬件木马插入在当前路径上，则n_cri,m≥n_cri,g，否则二者相等，木马植入在该路径上，则最大工作频率f_max,m与消耗的电流I_tot,m成比例关系，由此进行鉴别。本发明主要应用于集成电路延迟设计制造场合。

技术领域

本发明涉及集成电路可信任性检测技术领域，具体涉及一种基于电磁和延迟对应关系的硬件木马侧信道检测方法。

背景技术

随着电子设计自动化技术和半导体制造工艺的飞速发展，单个集成电路芯片集成的晶体管数目越来越多，其功能越来越强大，从而集成电路芯片广泛的应用于现代科技的各个领域，尤其是国家安全、军事、通信、金融、交通等关乎国家命脉的行业，成为支撑经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业。

在商业全球化的今天，为了缩减集成电路的设计周期、减少制造成本，集成电路的设计与制造逐渐分离，集成电路芯片的设计与制造逐渐趋于全球化。越来越多的第三方公司和人员参与进来，芯片在加工过程中不完全自主可控，攻击者可以在任何阶段对原始电路设计进行篡改形成恶意电路，其面积微小、潜伏性强，常规的检测手段难以检测，且无法清除，硬件木马一旦激活，攻击者将轻易获取芯片内的关键信息，使芯片工作失常，甚至通过该芯片取得整个信息系统的控制权。例如，在军用电子通讯设备中植入条件激活型的硬件木马，可在某个特定条件下启动并破坏电子设备，致使通讯中断；在武器装备的电子系统中植入带有传感器的硬件木马，可在部队转移、调动时，感知到温度、海拔等环境的异常变化，启动并使武器系统失效；在军用打印机、复印机等设备中植入硬件木马，可以对其中的信息进行存储，定时或者实时转发，实现对敏感信息的监听窃取。

集成电路作为现代信息系统硬件设备的核心，芯片安全更是信息安全产业链中尤为重要的一环。一旦集成电路安全受到安全威胁，这将严重冲击现代信息系统，这不仅直接威胁到个人隐私、商业秘密的安全，更关系到航空航天、国防等与国家命脉的信息安全。因此，集成电路的安全性和可靠性能否得到保障，成为了确保国家安全稳定、社会持续进步、经济健康发展、公民生活和谐的关键。

保障自主设计芯片在设计与制造过程中的“自主可控”以及“安全可信”是集成电路的设计与制造过程中非常重要的一环，但是如何保证在经济全球化进程中集成电路的安全可信是世界各国的共同关注的话题。因此来自世界各地的研究单位的学者和高校相继开展硬件木马的检测与防护技术研究，随着对硬件木马的研究逐渐深入，在硬件木马的检测技术方面取得了很多成果。主要包括基于失效分析、逻辑测试以及侧信道信号分析等检测方法。侧信道信号分析具有较低的实施成本、较高的检测精度，较好的移植性和延展性，一经提出就展示出来了较为乐观的应用前景，成为了当前的检测方法的主流。

本专利是在侧信道信号分析的基础思想上，提出一种基于电磁和延迟对应关系的硬件木马侧信道检测方法，依据麦克斯韦方程和芯片的工作原理，建立芯片级的电磁-延迟对应关系的侧信道数学模型，利用电路在正常工作状态下泄露的电磁和延迟信息，借助于电磁和延迟之间的特定关系实现硬件木马的识别。

(四)参考文献

[1]Li H,Markettos A T,Moore S.Security evaluation againstelectromagnetic analysis at design time[J].2005,3659:211-218.