[發(fā)明專利]一種基于仿真的故障注入攻擊方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410427401.5
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104391784B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃慧敏;陳波濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據(jù)待測芯片安全設(shè)計防護(hù)目標(biāo)，建立對應(yīng)芯片運(yùn)行環(huán)境或運(yùn)行場景的激勵文件庫；

2)根據(jù)待測芯片電路的安全設(shè)計防護(hù)目標(biāo)，建立對應(yīng)故障類型的故障庫；

3)通過激勵文件裝載控制將待測芯片電路與激勵文件庫相連；

4)通過故障注入控制將待測芯片電路與故障庫相連；

5)將待測芯片電路備份為參考芯片電路，通過激勵文件裝載控制將參考芯片電路與激勵文件庫相連；

6)仿真控制從激勵文件庫中選擇指定激勵，同時加載運(yùn)行于待測芯片電路和參考芯片電路，從故障庫中選擇指定類型的故障，在激勵運(yùn)行期間注入到待測芯片電路；根據(jù)故障注入攻擊的要求，調(diào)度和匹配一次完整的故障注入攻擊中，對應(yīng)多次多個故障的注入，激勵文件的多次自動裝載和運(yùn)行；

7)在仿真運(yùn)行過程中，在線采集待測芯片電路和參考芯片電路中，所有與安全防護(hù)設(shè)計目標(biāo)相關(guān)的信息；

8)在仿真運(yùn)行過程中，實時監(jiān)控待測芯片電路激勵運(yùn)行和故障注入控制，判斷單次故障注入是否結(jié)束，單次激勵運(yùn)行是否結(jié)束；通過比對待測芯片電路和參考芯片電路的輸出，判斷待測芯片電路是否失效；

9)在故障注入攻擊結(jié)束后，根據(jù)采集的仿真數(shù)據(jù)信息，分析待測芯片電路是否能夠防御選定的故障注入，防御效率和可靠性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括如下步驟：

21)針對芯片故障注入防護(hù)的硬件電路實現(xiàn)，建立對應(yīng)防護(hù)目標(biāo)的芯片運(yùn)行環(huán)境或運(yùn)行場景的激勵文件庫集合；

22)針對芯片故障注入防護(hù)設(shè)計的軟件實現(xiàn)，建立包含軟件防護(hù)設(shè)計的芯片運(yùn)行環(huán)境或運(yùn)行場景的激勵文件庫集合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟2)進(jìn)一步包括如下步驟：

31)抽取待測芯片電路中安全防護(hù)目標(biāo)范圍內(nèi)，實施攻擊的信號列表；

32)定義被攻擊信號發(fā)生錯誤的方式；

33)定義待測芯片電路中信號故障的時間點；

34)定義待測芯片電路中信號故障維持的時間范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟3)進(jìn)一步包括如下步驟：

41)激勵文件裝載控制建立待測芯片電路與選定激勵文件的驅(qū)動連接；

42)由選定激勵文件配置待測芯片電路運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行場景。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟4)進(jìn)一步包括如下步驟：

51)通過參數(shù)控制選擇故障庫中的一個或者多個故障；

52)建立選定故障與待測芯片電路的驅(qū)動連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟5)進(jìn)一步包括如下步驟：

61)在仿真平臺上，同時例化待測芯片電路為參考芯片電路；

62)激勵文件裝載控制，建立參考芯片電路與選定激勵文件的驅(qū)動連接；

63)由選定激勵文件配置參考芯片電路運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行場景；

64)參考芯片電路與待測芯片電路與激勵文件的驅(qū)動連接完全一致，所選定的激勵文件完全一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于仿真的故障注入攻擊方法，其特征在于，所述步驟6)進(jìn)一步包括如下步驟：

71)從激勵文件庫中選擇當(dāng)前實施攻擊時，待測芯片電路工作狀態(tài)所對應(yīng)的激勵文件；

72)從故障庫中選擇當(dāng)前實施故障注入攻擊的故障類型；

73)控制選定的激勵文件同時運(yùn)行于待測芯片電路和參考芯片電路；

74)在每次激勵運(yùn)行期間，根據(jù)選定的故障類型，在定義的時間點、時間范圍內(nèi)依次在定義信號位置上設(shè)置定義方式的錯誤，由參數(shù)控制故障發(fā)生在一處或多處；

75)單個故障注入結(jié)束后，控制選定激勵再次運(yùn)行，并調(diào)度下一個故障注入，直到本次選定類型的故障注入攻擊全部結(jié)束。

8.一種基于仿真的故障注入攻擊裝置，其特征在于包括激勵文件庫單元、故障庫單元、激勵文件自動裝載單元、故障注入控制單元、待測芯片電路、參考芯片電路、仿真數(shù)據(jù)自動采集單元、仿真過程監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)結(jié)果分析單元和仿真控制單元，其中：

激勵文件庫單元，負(fù)責(zé)存放待測芯片電路安全防護(hù)設(shè)計針對的所有芯片運(yùn)行環(huán)境或運(yùn)行場景的激勵文件；

激勵文件自動裝載單元，負(fù)責(zé)自動讀取激勵庫中所選定的激勵文件，同時裝載到待測芯片電路和參考芯片電路中，并實現(xiàn)對待測芯片電路和參考芯片電路的驅(qū)動連接；

故障庫單元，負(fù)責(zé)存放待測芯片電路安全防護(hù)設(shè)計所針對的所有故障類型；

故障注入控制單元，負(fù)責(zé)在仿真開始后，根據(jù)選定的故障注入攻擊類型，由參數(shù)配置單次仿真從故障庫中選擇一個或多個故障，并建立選定故障與被測芯片電路信號的連接驅(qū)動關(guān)系；

仿真數(shù)據(jù)自動采集單元，負(fù)責(zé)采集所有仿真過程中，待測芯片電路和參考芯片電路中所有與安全防護(hù)設(shè)計目標(biāo)相關(guān)的信號信息；

仿真過程監(jiān)控單元，負(fù)責(zé)監(jiān)控待測芯片電路接受激勵和故障注入后的輸出數(shù)據(jù)，監(jiān)控參考芯片電路接受激勵后的輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)激勵中的設(shè)定判斷單次仿真是否正確結(jié)束，待測芯片電路是否發(fā)生失效，向仿真控制器輸出判斷信息；同時根據(jù)所選擇的故障類型定義判斷本次故障注入是否結(jié)束，向仿真控制器輸出判斷信息；

結(jié)果數(shù)據(jù)分析單元，負(fù)責(zé)根據(jù)仿真數(shù)據(jù)自動采集單元和仿真過程監(jiān)控單元輸出的信息，分析待測芯片電路的安全設(shè)計是否能夠防御選定的故障注入，同時統(tǒng)計分析防御效率；

仿真控制單元，負(fù)責(zé)選擇當(dāng)前待測芯片電路運(yùn)行的激勵，以及注入故障類型；通過激勵文件自動裝載單元，控制選定激勵運(yùn)行同時運(yùn)行于待測芯片電路和參考芯片電路；通過故障注入組件在特定時間點，對待測芯片電路的特定信號設(shè)置指定方式的一個或多個故障，并維持特定的時間范圍；對待測芯片電路和參考芯片電路仿真運(yùn)行的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，在全部仿真結(jié)束后，控制數(shù)據(jù)分析器分析計算并輸出最終的評測結(jié)果。