[发明专利]基于功耗均值分析的关键节点硬件木马检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于功耗均值分析的关键节点硬件木马检测方法及装置，本发明的检测方法针对待测芯片选择确认无硬件木马的纯净参考芯片，针对待测芯片选择的关键节点，针对纯净参考芯片获取其对应的关键节点在逻辑值跳变时的功耗数据K₁、在逻辑值不跳变时的功耗数据K₂，将功耗数据K₁、功耗数据K₂取均值差得到参考功耗数据K，获取待测芯片的关键节点在逻辑值跳变时的功耗数据P₁、在逻辑值不跳变时的功耗数据P₂，将功耗数据P₁、功耗数据P₂取均值差得到实测功耗数据P，将实测功耗数据P、参考功耗数据K做差，如果做差中出现功耗尖峰则判定待测芯片存在硬件木马。本发明具有工程代价低、适用范围广泛、检测精度高的优点。

技术领域

本发明涉及芯片安全性检测领域，具体涉及一种基于功耗均值分析的关键节点硬件木马检测方法及装置。

背景技术

随着芯片在信息产业应用的激增，其安全性已成为许多行业生存和发展的命脉。而当今芯片设计与制造过程已被划分多个阶段。芯片前端逻辑设计、后端物理设计、封装和测试都可能由不同企业或单位完成，而在芯片供应链的每一个步骤，都可能出现对硬件电路的恶意篡改。这种恶意篡改(也被称为硬件木马)可以通过芯片内部的隐蔽通道泄露秘密信息或者引起电路功能紊乱，甚至出现自毁。现今，芯片已成为数字全球化的中坚力量，被大量应用到许多关键基础设施中，如敏感的政府组织、军事、银行系统，这些机构一旦遭到攻击的后果是灾难性的。巨大的经济利益与情报目的驱使攻击者在芯片设计的各个阶段寻找硬件木马植入的机会。由于这些攻击，半导体产业每年将损失至少40亿美元。

硬件木马是对硬件电路进行恶意篡改的微小电路，是一种隐蔽性强且破坏性大的攻击手段，极难被检测到。近年来，随着对芯片安全性的关注度提高，硬件木马的检测技术也得到长足发展，主要包括逆向解剖、功能测试、旁路分析等手段。如图1所示，逆向解剖的方法需要对芯片进行去封装、腐蚀、染色等破坏性操作，且逐层拍照成本很高。基于功能测试的方法来源于芯片故障测试的自动测试生成(ATPG)。其发展至今，以ATPG工具和等价性检查共同使用来检测硬件木马。由于硬件木马的触发条件通常比较苛刻，为了能在使用功能测试检测硬件木马时，木马处于激活状态，必须采用穷举输入激励的方式，而这样的方式在大规模IC中并不适用。另外，并不是所有硬件木马都会篡改芯片功能，诸如加速自毁、信息泄漏型的硬件木马不会使电路出现异常值，因此，基于功能的检测方法无法实施。基于旁路分析的硬件木马检测方法的对象主要有电磁、功耗等信息，因为这些信号都易于采集和分析。但是几乎所有类型的旁路分析方法都会遇到一个难题：芯片制造的工艺偏差和采集旁路信息的噪声干扰。因此，旁路分析通常检测精度不高，尤其是对小规模的硬件木马。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术工程代价高、适用范围窄、检测精度不高的问题，提供一种基于功耗均值分析的关键节点硬件木马检测方法及装置，本发明具有工程代价低、适用范围广泛、检测精度高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于功耗均值分析的关键节点硬件木马检测方法，实施步骤包括：

1)针对待测芯片选择确认无硬件木马的纯净参考芯片；

2)针对待测芯片选择的关键节点；

3)对纯净参考芯片施加激励并对纯净参考芯片的功耗数据进行采样，获取其对应的关键节点在逻辑值跳变时的功耗数据K₁、在逻辑值不跳变时的功耗数据K₂，将功耗数据K₁、功耗数据K₂取均值差得到参考功耗数据K；