[發明專利]基于紅外熱圖側信道分析的無母本硬件木馬檢測方法

在審

• 申請號: 201810022017.5
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108333498A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 李少青;唐永康;樂大珩;沈高;陳吉華;何小威;侯申;趙晟;楊彬彬;張啟明;聶星宇;王榮;張若男;隋強;胡星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種基于紅外熱圖側信道分析的無母本硬件木馬檢測方法，步驟為：S1：在芯片的空白區域全部填充環形振蕩器，并將這些環形振蕩器連接成一個個閉環回路；S2：對環形振蕩器供電；S3：用紅外圖像采集部件捕獲紅外圖像；S4：判斷紅外圖像是否與植入的環形振蕩器閉環匹配；根據匹配結果判斷是否存在硬件木馬電路。本發明具有檢測精度高、檢測成本低、檢測效率高等優點。

技術領域

本發明主要涉及到集成電路的硬件木馬檢測領域，特指一種基于紅外熱圖側信道分析的無母本硬件木馬檢測方法。

背景技術

隨著集成電路生產流水線的成本越來越高，很多集成電路設計者選擇將集成電路制造這個環節外包給第三方鑄造廠。這種外包導致了集成電路的可信性風險，原始電路中可能被植入額外的惡意電路，這種惡意電路被稱為硬件木馬。硬件木馬檢測已經成為了芯片安全領域的一個重要課題，多種檢測方法被提出，比如功能與結構測試法、可測性設計法、逆向解剖法、旁路信號檢測法等。

反向解剖驗證法，作為最常見的一種破壞性硬件木馬檢測手段，實質是一種基于侵入式檢查的分析技術。通常將生產得到的原始電路進行解剖，將照相后提取照片中的金屬線圖案與版圖文件提取出來的圖片做對比，分析圖案之間的差異，如果比較的結果顯示逆向提取的芯片版圖與原始版圖吻合則說明版圖不存在硬件木馬，否則，電路可能被植入硬件木馬。反向解剖驗證的缺點在于：一、芯片逆向分析的過程非常復雜，驗證過程緩慢；二、這是一種破壞性的硬件木馬檢測方式，被檢測的芯片在完成檢測后已完全報廢無法繼續使用。

功能測試法，硬件木馬為了能夠破壞原有電路的正常功能或泄漏芯片中的機密數據，都不可避免的要對芯片電路的正常功能進行篡改。功能測試通過在電路輸入端口施加測試向量，比對輸出與正常的狀態是否一致，以此評估電路是否被惡意植入硬件木馬。理論上講如果能夠遍歷芯片中所有工作狀態和冗余狀態就可以對硬件木馬進行觸發從而發現電路中是否被插入了硬件木馬，但目前很多芯片的規模很大，復雜度很高，狀態空間的廣度呈指數增長，以至于功能測試的方法代價太大而不可實現。

旁路信息分析法，電路工作時產生的功耗、溫度、延時等信息稱為旁路信息。基于旁路分析硬件木馬的原理在于電路被植入硬件木馬電路后，會從不同程度上篡改電路的原始組成及大小，使得植入硬件木馬后的電路表現出與原始電路不同的旁路信息特征。因此，通過對電路的旁路信息進行采樣和檢驗便可識別芯片中是否被植入硬件木馬。

綜上所述，上述方法或存在成本過高的問題，或存在檢測效果不好的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種檢測精度高、檢測成本低、檢測效率高的基于紅外熱圖側信道分析的無母本硬件木馬檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種基于紅外熱圖側信道分析的無母本硬件木馬檢測方法，其步驟為：

S1：在芯片的空白區域全部填充環形振蕩器，并將這些環形振蕩器連接成一個個閉環回路；

S2：對環形振蕩器供電；

S3：用紅外圖像采集部件捕獲紅外圖像；

S4：判斷紅外圖像是否與植入的環形振蕩器閉環匹配；根據匹配結果判斷是否存在硬件木馬電路。

作為本發明的進一步改進：在步驟S4中，判斷紅外圖像是否有缺失，若不匹配，說明缺失的閉環路徑上有木馬植入

作為本發明的進一步改進：在步驟S3中，所述紅外圖像采集部件為紅外攝像機。

作為本發明的進一步改進：所述紅外攝像機采用連續、實時采集的方式。

與現有技術相比，本發明的優點在于：