智能电能表嵌入式系统的新型知识产权保护方法
发布时间：2021-12-25 05:51
嵌入式系统在智能电能表中作为核心处理部件而广泛使用。随着关于嵌入式系统的安全问题逐渐受到重视,如何保护这些在智能电能表中嵌入式系统的知识产权（产品不被竞争对手非法克隆和复制）也显得越来越关键。从基于智能电能表的基本嵌入式平台入手（基于FPGA的平台）,提出基于硬件混淆技术（hardware obfusca-tion）的新型知识产权保护方法。该方法主要采取了两个阶段的技术:在第一阶段采用物理不可克隆函数（physicalunclonable function,PUF）的结构来实现产生一组数据,该组数据接着用来启动第二阶段的一个基于硬件混淆技术的有限域GF（2m）乘法器。该乘法器是以捆绑嵌入的方式与嵌入式系统中的硬件结构进行结合。经实际检测,该设计方法在具体的模拟攻击中不仅效果好,而且占用资源低,值得在同类产品中大力推广使用。
【文章来源】：电测与仪表. 2019,56(04)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
智能电网中的电能表内IP核Fig．1IPcoresinmeterswithinasmartgrid同时，智能电能表本身所携带的资源也是十分有
要起源于半导体IP核保护认证技术(也可以用在FPGA平台上)。它主要的原理是由于在半导体的制造过程中会产生一定限度的芯片结构偏移，这些偏移使得每个芯片的物理特性不同，根据这些不同的特性就可以取得不同芯片的与众不同的基因借此来保护每个芯片的知识产权。此外，当外界环境不同，比如温度不同时，也会产生不同的反应。这个物理不可克隆函数也可以用来产生密码系统的密钥。一般来说，物理不可克隆函数可以分为强安全性和弱安全性。本设计将着重强安全性物理不可克隆函数的结构，如图2所示［4］。图2物理不可克隆函数Fig．2Physicalunclonablefunction由图2可以看出，这个物理不可克隆函数主要由一连串的反相器产生信号，然后进行比较而得出某一特定的值。1．2基于有限域GF(2m)的乘法器在GF(2m)有限域内最常用的一种乘法器是在多项式表达方式下。它具有实现结构简单(只包含简单的逻辑门)，因此在密码系统中广泛应用。它的乘法运算过程可如下表示:假定A和B都是在GF(2m)有限域内的两个值，C设定为它们的乘积，有［10］:C=A·Bmodf(x)(1)其中美国国家标准局(NationalInstituteofStand-ardsandTechnology(NIST))［7］推荐了5个多项式其中2个是三项式，3个是五项式。本设计将仅关注三项式，也就是设，那么有:B=bm－1xm－1+…+b1x+b0(2)C=cm－1xm－1+…+c1x+c0(3)式中bj，cj∈GF(2)。1．3硬件混淆(hardwareobfuscation)硬件混淆技术是一种由意图地改变硬件的结构、实现方式、运作机制等从而达到阻止潜在的非—341—第56卷第4期电测与仪表Vol．56No．42019年2月25?
总体结构Fig．3Theoverallstructure在两个阶段里要解决的技术难点主要包括:改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧信道攻击通用框架设计及应用[J]. 王庆,屠晨阳,沈嘉荟. 信息网络安全. 2017(05)
[2]通用可组合认证密钥交换协议[J]. 张紫楠,郭渊博,杨奎武,黄惠新,杨占海. 西安电子科技大学学报. 2014(05)
[3]基于物理不可克隆函数的RFID双向认证[J]. 寇红召,张紫楠,马骏. 计算机工程. 2013(06)
[4]自动化装配生产线结构原理及节拍优化设计[J]. 李绍炎,钟健,熊伟棠. 深圳职业技术学院学报. 2008(01)
博士论文
[1]面向嵌入式系统的PUF辅助安全研究[D]. 李东方.华中科技大学 2015
本文编号：3551901
【文章来源】：电测与仪表. 2019,56(04)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
智能电网中的电能表内IP核Fig．1IPcoresinmeterswithinasmartgrid同时，智能电能表本身所携带的资源也是十分有
要起源于半导体IP核保护认证技术(也可以用在FPGA平台上)。它主要的原理是由于在半导体的制造过程中会产生一定限度的芯片结构偏移，这些偏移使得每个芯片的物理特性不同，根据这些不同的特性就可以取得不同芯片的与众不同的基因借此来保护每个芯片的知识产权。此外，当外界环境不同，比如温度不同时，也会产生不同的反应。这个物理不可克隆函数也可以用来产生密码系统的密钥。一般来说，物理不可克隆函数可以分为强安全性和弱安全性。本设计将着重强安全性物理不可克隆函数的结构，如图2所示［4］。图2物理不可克隆函数Fig．2Physicalunclonablefunction由图2可以看出，这个物理不可克隆函数主要由一连串的反相器产生信号，然后进行比较而得出某一特定的值。1．2基于有限域GF(2m)的乘法器在GF(2m)有限域内最常用的一种乘法器是在多项式表达方式下。它具有实现结构简单(只包含简单的逻辑门)，因此在密码系统中广泛应用。它的乘法运算过程可如下表示:假定A和B都是在GF(2m)有限域内的两个值，C设定为它们的乘积，有［10］:C=A·Bmodf(x)(1)其中美国国家标准局(NationalInstituteofStand-ardsandTechnology(NIST))［7］推荐了5个多项式其中2个是三项式，3个是五项式。本设计将仅关注三项式，也就是设，那么有:B=bm－1xm－1+…+b1x+b0(2)C=cm－1xm－1+…+c1x+c0(3)式中bj，cj∈GF(2)。1．3硬件混淆(hardwareobfuscation)硬件混淆技术是一种由意图地改变硬件的结构、实现方式、运作机制等从而达到阻止潜在的非—341—第56卷第4期电测与仪表Vol．56No．42019年2月25?
总体结构Fig．3Theoverallstructure在两个阶段里要解决的技术难点主要包括:改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧信道攻击通用框架设计及应用[J]. 王庆,屠晨阳,沈嘉荟. 信息网络安全. 2017(05)
[2]通用可组合认证密钥交换协议[J]. 张紫楠,郭渊博,杨奎武,黄惠新,杨占海. 西安电子科技大学学报. 2014(05)
[3]基于物理不可克隆函数的RFID双向认证[J]. 寇红召,张紫楠,马骏. 计算机工程. 2013(06)
[4]自动化装配生产线结构原理及节拍优化设计[J]. 李绍炎,钟健,熊伟棠. 深圳职业技术学院学报. 2008(01)
博士论文
[1]面向嵌入式系统的PUF辅助安全研究[D]. 李东方.华中科技大学 2015
本文编号：3551901
本文链接：https://www.wllwen.com/falvlunwen/zhishichanquanfa/3551901.html
