[发明专利]基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法

说明书

本发明公开了一种基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法，首先获取训练集中PCB板的温度热图矩阵，并对其进行2DPCA分析，利用分析结果训练SOM神经网络，得到一个训练好的SOM神经网络；其次获取待测PCB板的温度热图矩阵，并对其进行2DPCA分析，然后交由训练好的SOM神经网络进行分类检测，最后分辨出待测PCB板是否被篡改。本发明为PCB物理上的恶意篡改提供了一种有效的检测方法，适用于PCB上的各种类型的物理性篡改，并且SOM神经网络对于元器件以及覆铜面积篡改具有较高的检测率，因此本发明具有检测率高、易于实现的特点，能够以较高概率检测到PCB板遭受到的恶意篡改。

技术领域

本发明属于PCB硬件安全技术领域，具体涉及一种基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法的设计。

背景技术

PCB的恶意篡改是人为的恶意对PCB上的元器件、线宽、过孔等进行篡改，它可以改变电路功能、泄露电路信息或者使电路拒绝服务等等，这对硬件安全性构成极大的威胁。然而，由于这种恶意篡改操作简便、体积小，所以检测起来非常困难。目前，学术界有很多关于芯片中的硬件木马的检测，检测方法也是层出不穷。常见方法有逻辑测试，测试设计，侧信道分析，逆向工程等等。

对于芯片级的硬件木马主要是逻辑上的篡改，检测较为容易，而对于更高级别PCB板级的一些硬件木马主要是一些物理上的恶意篡改，检测起来非常困难。目前对于PCB板级的一些恶意篡改的检测方法还未有人提出，大部分关于PCB硬件木马的研究停留在木马造成的严重后果上。例如通过对PCB上的木马分类以及一些攻击模型的分析与介绍，初步找到一些可能的检测对策；或者通过对一些现在人们生活中常用的智能电子设备进行生产制造过程的分析，找到一些可能存在安全性问题的漏洞；或者通过设备的一些特征，进行设备认证，但这些对于PCB物理上的硬件安全分析还没有相关的检测技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有PCB物理上的硬件安全分析缺少相关检测技术的问题，提出了一种基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法，能够以较高概率检测到PCB板遭受到的恶意篡改。

本发明的技术方案为：基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法，包括以下步骤：

S1、选取多个有篡改的PCB板和无篡改的PCB板作为训练PCB板，构成训练集。

S2、对训练集中的各PCB板进行温度值采集，得到训练集中各PCB板的温度热图矩阵。

S3、对训练集中各PCB板的温度热图矩阵进行2DPCA二维主成分分析，得到训练集中各PCB板温度值的二范数矩阵。

S4、根据训练集中各PCB板温度值的二范数矩阵对SOM神经网络进行训练，得到训练好的SOM神经网络。

S5、选取多个待测PCB板，构成测试集。

S6、对测试集中的待测PCB板进行温度值采集，得到各待测PCB板的温度热图矩阵。

S7、对所有待测PCB板的温度热图矩阵进行2DPCA二维主成分分析，得到测试集各PCB板温度值的二范数矩阵。

S8、采用训练好的SOM神经网络对测试集各PCB板温度值的二范数矩阵进行识别，判断各待测PCB板是否发生了篡改，完成对PCB硬件的安全检测。

本发明的有益效果是：本发明为PCB物理上的恶意篡改提供了一种有效的检测方法，适用于PCB上的各种类型的物理性篡改，并且SOM神经网络对于元器件以及覆铜面积篡改具有较高的检测率，具有检测率高、易于实现的特点，因此本发明能够以较高概率检测到PCB板遭受到的恶意篡改。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的基于温度场效应的PCB硬件安全检测方法流程图。

图2所示为本发明实施例提供的低通滤波器电路原理图。