面向硬件安全的邏輯電路混淆技術(shù)研究.pdf

1、近十年來，隨著半導(dǎo)體工藝的高速發(fā)展以及集成電路（IC）設(shè)計越來越復(fù)雜，半導(dǎo)體行業(yè)的商業(yè)模式發(fā)生了很大的改變。首先，而許多設(shè)計者無法負(fù)擔(dān)起昂貴的成本來建造自己的工廠，因此IC的設(shè)計與制造逐漸分離。此外IC設(shè)計的難度也越來越大，而可重用的IP（Intelligence Property）核技術(shù)能有效地緩解當(dāng)前IC設(shè)計所面臨的壓力。
　　然而隨著IC設(shè)計與制造中參與者的增多，使其遭受了多種形式的安全問題困擾，如IP盜用、IC盜版、IC過

2、度制造、逆向工程等。近年來研究者提出了邏輯混淆技術(shù)來對IP/IC進行保護。其主要思路是通過向 IP/IC設(shè)計中插入額外的邏輯元件對原始設(shè)計進行混淆，使得當(dāng)IP被出售或IC被生產(chǎn)出來后無法立即正常運行。只有當(dāng)對這些額外插入的邏輯元件提供正確的輸入時，IP/IC才能實現(xiàn)原有的功能。邏輯混淆技術(shù)使得IP/IC設(shè)計者能夠?qū)崿F(xiàn)對IP/IC的主動控制權(quán)，保護IP/IC遠離上述硬件安全問題。圍繞邏輯混淆這一研究熱點，本文的主要工作如下：
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3、1）提出了一種新穎的基于雙門的組合邏輯混淆技術(shù)，能解決當(dāng)前組合邏輯混淆結(jié)構(gòu)中存在高開銷等問題。該混淆技術(shù)基于雙門和多路選擇器，使用安全密鑰控制混淆單元功能。該混淆技術(shù)能夠有效的對電路門級網(wǎng)表進行混淆，即使攻擊者完全逆向工程芯片提取出門級網(wǎng)表，仍然不能推斷原始電路的功能。理論分析證明攻擊者逆向工程后破解難度為指數(shù)級O(2n)。設(shè)計實現(xiàn)了基于正則表達式的門級網(wǎng)表自動混淆程序。通過在ISCAS基準(zhǔn)電路上的實驗表明，本文提出的組合邏輯混淆技術(shù)能

4、實現(xiàn)對門級網(wǎng)表的混淆，在避開原始設(shè)計的關(guān)鍵路徑后，對原始設(shè)計的時延影響極小，且實現(xiàn)該混淆技術(shù)所需的面積與功耗開銷較低。
　?。?）通過對當(dāng)前混淆技術(shù)中密鑰機制的研究，結(jié)合基于靜態(tài)隨機訪問存儲器的物理不可克隆功能（SRAM PUF）的物理特性，提出了一種基于SRAM PUF的邏輯混淆密鑰機制。該方案利用SRAM PUF的特性，及其在硬件安全中的優(yōu)勢，能夠有效的保障混淆密鑰的安全性，并且避免了當(dāng)前混淆技術(shù)密鑰機制中存在密鑰泄露隱患、實