集成电路生产外包过程中的安全问题研究
发布时间：2023-10-12 05:19
近年来,芯片设计制造业实现了全球的分工与转移,根据半导体产业协会的数据,欧美地区的集成电路(IC)市场份额逐渐减少,而亚太地区的IC市场份额逐年增加。IC制造的全球化不仅体现在IC制造市场的全球化分布,而且体现在IC设计、制造、销售等IC供应链的全球化,即不同地区的分工以及侧重点有所不同。IC供应链全球化的机制降低了维持完整生产线的成本、加速了IC开发周期,更好地迎合了快速发展的IC市场。同样在中国,国内的IC生产份额远远跟不上快速增长的中国IC市场份额,这意味着中国大部分IC需求依赖于进口。然而,IC供应链的全球化引发了严重的安全威胁,即当IC开发环节中的设计、生产、测试、组装等某一环节或者某几个环节不可信赖时,可能会存在木马电路、电路知识产权(IP)窃取等情况。当这些不可靠的芯片被应用到诸如军事、金融、医疗等关键系统中,将产生严重的后果。本研究针对IC供应链中日益严重的硬件木马、电路知识产权窃取等安全威胁提出了具有创新性且高效的防御机制。本文主要研究内容如下:(1)针对传统电路中的木马电路,我们提出了运行阶段的木马电路检测与错误恢复技术,其能够保证任务能够正确按时完成,这对于建立在...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景
1.3 国内外研究现状
1.3.1 传统电路中木马电路检测的研究现状
1.3.2 可逆电路中木马电路检测的研究现状
1.3.3 电路知识产权保护的研究现状
1.4 研究目的与研究内容
1.4.1 传统电路中木马电路的检测
1.4.2 可逆电路中木马电路的检测
1.4.3 电路知识产权的保护
1.5 论文的主要贡献
1.5.1 传统电路中木马电路检测的研究
1.5.2 可逆电路中木马电路检测的研究
1.5.3 电路知识产权保护的研究
1.6 论文组织结构
2 运行时木马电路检错与恢复机制研究
2.1 引言
2.1.1 木马电路模型
2.2 研究动机
2.3 木马电路错误恢复技术
2.3.1 木马电路引起的错误模型
2.3.2 一种快速的木马电路错误恢复设计
2.4 设计原则的最优化模型
2.4.1 最优化方案示例及问题定义
2.4.2 整数线性规划(ILP)模型
2.5 实验及分析
2.5.1 实验配置
2.5.2 实验结果及分析
2.6 本章小结
3 可逆电路中木马电路检测的研究
3.1 引言
3.2 可逆逻辑
3.3 威胁模型
3.3.1 硬件木马电路
3.3.2 威胁模型
3.3.3 可逆电路中的木马电路和物理故障
3.4 可逆电路中的木马电路检测
3.4.1 单门木马电路检测
3.4.2 2-门木马检测
3.4.3 3-门木马检测
3.4.4 4-门木马检测
3.4.5 对称木马的检测
3.4.6 具有分布式部件的木马电路
3.5 可逆电路中的木马检测和预防技术
3.5.1 任意木马电路的研究
3.5.2 可逆电路不含辅助输入时木马电路的检测
3.5.3 可逆电路包含辅助输入时木马电路的检测
3.5.4 混淆I/O以预防木马
3.6 实验及分析
3.7 本章小结
4 电路知识产权保护的研究
4.1 引言
4.2 两种混淆机制的系统模型
4.2.1 研究动机及IP窃取/盗用威胁模型
4.2.2 基于嵌入式可编程逻辑的系统模型
4.2.3 基于分离制造的系统模型
4.2.4 两种IP保护机制的对比
4.3 基于EPL的RT级混淆技术
4.3.1 基本思路
4.3.2 最大化H
4.3.3 基本方案的安全性分析
4.3.4 基本方案+冗余模块
4.3.5 基本方案+模块替换
4.4 基于分离制造的RT级混淆技术
4.4.1 攻击难度上限的分析
4.4.2 Numberofpossibledatapaths的下界分析
4.4.3 RT级混淆技术实现的相关问题
4.4.4 多路复用器和功能单元的权衡
4.4.5 最大化安全标准的算法
4.4.6 最小化开销的算法
4.5 实验及分析
4.5.1 基于EPL的混淆技术
4.5.2 基于分离制造的混淆技术
4.6 三项工作的对比分析
4.6.1 相比于BellingtheCAD有较高安全性
4.6.2 相比于EPL更高效
4.6.3 三项工作的比较结果
4.7 本章小结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A.攻读博士学位期间的主要研究成果(第一作者)
B.攻读博士学位期间申请的专利和软件著作权
本文编号：3853525
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景
1.3 国内外研究现状
1.3.1 传统电路中木马电路检测的研究现状
1.3.2 可逆电路中木马电路检测的研究现状
1.3.3 电路知识产权保护的研究现状
1.4 研究目的与研究内容
1.4.1 传统电路中木马电路的检测
1.4.2 可逆电路中木马电路的检测
1.4.3 电路知识产权的保护
1.5 论文的主要贡献
1.5.1 传统电路中木马电路检测的研究
1.5.2 可逆电路中木马电路检测的研究
1.5.3 电路知识产权保护的研究
1.6 论文组织结构
2 运行时木马电路检错与恢复机制研究
2.1 引言
2.1.1 木马电路模型
2.2 研究动机
2.3 木马电路错误恢复技术
2.3.1 木马电路引起的错误模型
2.3.2 一种快速的木马电路错误恢复设计
2.4 设计原则的最优化模型
2.4.1 最优化方案示例及问题定义
2.4.2 整数线性规划(ILP)模型
2.5 实验及分析
2.5.1 实验配置
2.5.2 实验结果及分析
2.6 本章小结
3 可逆电路中木马电路检测的研究
3.1 引言
3.2 可逆逻辑
3.3 威胁模型
3.3.1 硬件木马电路
3.3.2 威胁模型
3.3.3 可逆电路中的木马电路和物理故障
3.4 可逆电路中的木马电路检测
3.4.1 单门木马电路检测
3.4.2 2-门木马检测
3.4.3 3-门木马检测
3.4.4 4-门木马检测
3.4.5 对称木马的检测
3.4.6 具有分布式部件的木马电路
3.5 可逆电路中的木马检测和预防技术
3.5.1 任意木马电路的研究
3.5.2 可逆电路不含辅助输入时木马电路的检测
3.5.3 可逆电路包含辅助输入时木马电路的检测
3.5.4 混淆I/O以预防木马
3.6 实验及分析
3.7 本章小结
4 电路知识产权保护的研究
4.1 引言
4.2 两种混淆机制的系统模型
4.2.1 研究动机及IP窃取/盗用威胁模型
4.2.2 基于嵌入式可编程逻辑的系统模型
4.2.3 基于分离制造的系统模型
4.2.4 两种IP保护机制的对比
4.3 基于EPL的RT级混淆技术
4.3.1 基本思路
4.3.2 最大化H
4.3.3 基本方案的安全性分析
4.3.4 基本方案+冗余模块
4.3.5 基本方案+模块替换
4.4 基于分离制造的RT级混淆技术
4.4.1 攻击难度上限的分析
4.4.2 Numberofpossibledatapaths的下界分析
4.4.3 RT级混淆技术实现的相关问题
4.4.4 多路复用器和功能单元的权衡
4.4.5 最大化安全标准的算法
4.4.6 最小化开销的算法
4.5 实验及分析
4.5.1 基于EPL的混淆技术
4.5.2 基于分离制造的混淆技术
4.6 三项工作的对比分析
4.6.1 相比于BellingtheCAD有较高安全性
4.6.2 相比于EPL更高效
4.6.3 三项工作的比较结果
4.7 本章小结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A.攻读博士学位期间的主要研究成果(第一作者)
B.攻读博士学位期间申请的专利和软件著作权
本文编号：3853525
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3853525.html
