基于AES算法硬件木马的检测系统设计与验证

发布时间：2022-12-07 02:19

　　随着集成电路产业的飞速发展,多功能芯片呈指数型增长的需求促使基于硬件知识产权（Intelligent Property,IP）的片上系统（System on Chip,SoC）芯片设计得到普及。不可信加解密IP中植入寄存器传输级（Register Transfer Level,RTL）硬件木马的信息安全问题随之而来,硬件木马的高隐藏性和低面积占有率使得常用RTL硬件木马检测方法检测效率较低。为了提高RTL硬件木马的检测效率,本文设计了一种基于高级加密标准（Advanced Encryption Standard,AES）算法RTL硬件木马的检测系统。本文首先分析了AES算法和硬件木马检测的相关理论,重点研究了AES算法的结构与安全性,硬件木马的种类与常见的检测方法。然后,对基于AES算法硬件木马的检测系统进行了框架设计,将该系统进行软硬划分。系统的硬件部分包括AES加解密电路的设计并优化了其中的密钥扩展模块和轮函数模块,和五种AES加解密电路的硬件木马模型进行本地化操作分析。系统的软件部分对硬件木马检测软件进行了设计,其中包括硬件木马检测软件平台以及硬件木马软件检测的设计。最后,使用I... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究的内容及设计指标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 设计指标
    1.4 本文组织结构
第二章 AES算法和硬件木马分析
    2.1 AES算法
        2.1.1 AES算法特征
        2.1.2 AES算法结构
        2.1.3 AES算法的安全性分析
    2.2 AES算法中的硬件木马
        2.2.1 硬件木马结构
        2.2.2 硬件木马分类
    2.3 AES算法中硬件木马的检测方法
        2.3.1 基于芯片级硬件木马检测
        2.3.2 基于门级网表硬件木马检测
        2.3.3 基于RTL级硬件木马检测
    2.4 本章小结
第三章 基于AES算法硬件木马的检测系统设计
    3.1 硬件木马检测系统整体框架设计
    3.2 AES加解密电路设计
        3.2.1 密钥扩展模块设计
        3.2.2 轮函数模块设计
    3.3 硬件木马模型本地化操作分析
        3.3.1 本地化木马节点选择分析
        3.3.2 硬件木马本地化分析
    3.4 硬件木马软件检测设计
        3.4.1 检测平台选择
        3.4.2 软件检测的开发流程
        3.4.3 软件检测设计
    3.5 本章小结
第四章 基于AES算法硬件木马的检测系统实现
    4.1 AES加解密电路硬件实现
        4.1.1 密钥扩展模块实现
        4.1.2 轮函数模块实现
    4.2 硬件木马模型本地化操作实现的分析
    4.3 硬件木马软件检测实现
        4.3.1 累加器型硬件木马检测
        4.3.2 状态机型硬件木马检测
        4.3.3 LFSR型硬件木马检测
        4.3.4 编码计数触发器型硬件木马检测
        4.3.5 无相关性移位器型硬件木马检测
    4.4 模块调用
    4.5 本章小结
第五章 基于AES算法硬件木马的检测系统仿真与验证
    5.1 AES加解密电路仿真
    5.2 本地化后AES加解密电路仿真
        5.2.1 植入累加器木马的AES功能仿真
        5.2.2 植入状态机木马的AES功能仿真
        5.2.3 植入LFSR木马的AES功能仿真
        5.2.4 植入编码计数触发器木马的AES功能仿真
    5.3 硬件木马软件检测的验证
        5.3.1 累加器硬件木马的软件检测
        5.3.2 状态机硬件木马的软件检测
        5.3.3 LFSR硬件木马的软件检测
        5.3.4 编码计数触发器硬件木马的软件检测
        5.3.5 无关性移位木马的软件检测
        5.3.6 模块调用的验证
    5.4 AES电路中随机硬件木马检测与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特征匹配的IP软核硬件木马检测[J]. 倪林,石磊,韩鹍,李少青.  计算机工程. 2017(03)
[2]基于RTL级硬件木马的检测方法[J]. 成祥,李磊,程伟.  微电子学与计算机. 2017(03)
[3]物理型硬件木马失效机理及检测方法[J]. 骆扬,王亚楠.  物理学报. 2016(11)
[4]一种基于故障注入的硬件木马设计[J]. 王晓晗,李雄伟,张阳,陈开颜,徐璐.  军械工程学院学报. 2015 (05)
[5]美国国防部军用集成电路制造能力建设情况[J]. 胡开博,苏建南.  中国集成电路. 2015(06)
[6]一种基于时序型硬件木马的IP版权保护结构[J]. 冯紫竹,赵毅强,刘长龙.  计算机工程. 2014(09)
[7]硬件木马技术研究综述[J]. 牛小鹏,李清宝,王炜,张丹.  信息工程大学学报. 2012(06)
[8]硬件木马综述[J]. 刘华锋,罗宏伟,王力纬.  微电子学. 2011(05)
[9]AES加密算法分析及其安全性研究[J]. 韩雯.  石油工业计算机应用. 2008(02)
[10]AES加密算法分析及其安全性研究[J]. 韩雯.  石油工业计算机应用. 2008 (02)

硕士论文
[1]基于可信设计流程的方法研究[D]. 成祥.电子科技大学 2017
[2]基于UVM的硬件木马检测研究[D]. 石朝阳.华中科技大学 2016
[3]硬件木马电路设计与检测[D]. 黄哲.华南理工大学 2016
[4]基于掺杂修正型硬件木马设计研究[D]. 魏正友.电子科技大学 2016
[5]基于内建电路的硬件木马检测技术研究[D]. 李旭.天津大学 2016
[6]一种显化硬件木马功耗的设计方法[D]. 李海燕.国防科学技术大学 2015
[7]基于旁路分析的硬件木马检测技术研究[D]. 唐棠.电子科技大学 2014
[8]数字类型的硬件木马设计实现与分析[D]. 李振.电子科技大学 2014
[9]基于AES算法的硬件木马电路设计[D]. 史亚峰.天津大学 2012
[10]SMS4算法分析及其在3G中的应用[D]. 汪迎松.浙江师范大学 2010



本文编号：3712058