[發明專利]一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法

在審

• 申請號: 202011192716.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112434350A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 楊晨;侯佳;蘇陽;梅魁志;耿莉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F21/76
• 分類號: G06F21/76;G06F15/78;G06N3/063
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)硬件木馬攻擊可重構神經網絡加速器的片上互聯結構，硬件木馬觸發模塊能夠以配置信息或20-bit圖像數據作為觸發輸入，生成觸發信號；攻擊者預先定義觸發條件，當配置信息或20-bit圖像數據與攻擊者預先定義的觸發條件一致時，觸發信號有效，否則，觸發信號無效；

2)硬件木馬負載模塊在觸發信號有效時，修改片上互聯結構中選擇器的控制選擇信號；

3)可重構神經網絡加速器的靈活性依賴于片上互聯結構，片上互聯結構根據配置字調整數據通路并組織運算陣列構成所需電路完成相應的推理運算；控制選擇信號被修改，改變片上互聯結構中原始的數據通路和運算電路結構，造成錯誤的推理計算。

2.根據權利要求1所述的一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法，其特征在于，步驟1)的具體實現方法如下：

101)攻擊者預先定義硬件木馬觸發條件，其中，觸發條件選擇配置信息觸發輸入和20-bit圖像數據觸發輸入；

102)比較觸發條件與觸發輸入的一致性，表達為下式：

式中tri_signal表示生成的觸發信號，tri_condition表示攻擊者預設的觸發條件，tri_input表示觸發輸入，選擇配置信息和20-bit圖像數據。

3.根據權利要求2所述的一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法，其特征在于，當配置信息觸發輸入或圖像數據與預先定義的觸發條件一致時，觸發信號有效，置為1；否則，觸發信號無效，置為0。

4.根據權利要求2所述的一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法，其特征在于，步驟2)的具體實現方法如下：

201)硬件木馬負載模塊由異或門組成，輸入分別連接觸發信號端口tri_signal和配置信息端口context，輸出連接到片上互聯結構中選擇器的控制選擇端口selection，其中在沒有硬件木馬的神經網絡加速器中，配置信息端口與片上互聯結構選擇器的控制選擇端口連接；

202)在沒有硬件木馬的神經網絡加速器中，片上互聯結構中選擇器的控制選擇端口selection與配置信息端口context直接相連，表達為下式：

selection＝context (2)

式中，selection為片上互聯結構中選擇器的控制選擇端口，context為配置信息端口；

在片上互聯網絡中含有硬件木馬時，其連接關系表達為下式：

式中，selection為片上互聯結構中選擇器的控制選擇端口，tri_signal表示生成的觸發信號，context為配置信息端口；當觸發信號tri_signal無效，即為0時，異或門的輸出信號值與配置信息信號值相同；此時，片上互聯結構中的選擇器的控制選擇信號selection值仍為配置信息信號context值；當觸發信號tri_signal有效，即為1時，異或門的輸出信號值與配置信息信號值的相反，片上互聯結構中選擇器的控制選擇信號selection值與配置信息信號context值相反，即片上互聯結構中的選擇器的控制選擇信號selection被修改。

5.根據權利要求1所述的一種針對可重構加速器片上互聯結構的硬件木馬攻擊方法，其特征在于，步驟3)的具體實現方法如下：

片上互聯結構中選擇器的控制選擇信號selection被修改，改變了選擇器所選擇的原始數據通路和所組織的運算陣列，會造成兩種計算錯誤，包括相鄰像素塊計算結果的疊加和像素塊中某些像素計算結果的缺失。