FPGA逆向工程关键技术研究

发布时间：2024-05-18 14:32

　　随着现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在航空航天,高性能计算等领域的广泛应用,其安全问题也引起了学术界和工业界的广泛关注与研究。目前,在硬件安全领域,硬件木马(Hardware Trojan,HT)攻击是FPGA安全的一大威胁。现有FPGA木马检测方法主要是对于设计代码和网表进行分析,但是一般的用户只能拿到用于FPGA配置的比特流(Bitstream)文件,因此无法进行木马检测。本文对于FPGA逆向工程中的关键技术进行研究,旨在将比特流转换成网表和代码,从而帮助硬件木马检测。本文的主要工作如下:1)FPGA逆向工程工具链设计与实现为了完成FPGA逆向工程,本文中设计并实现了一条FPGA逆向工程工具链,其中包含了三个工具,分别为映射收集器,比特流逆向工具和网表逆向工具。本文设计的映射收集器可以通过详尽的黑盒测试得到不被公开的比特流映射信息,从而完成数据库的搭建,为后续逆向操作提供支持。比特流逆向工具结合数据库中的信息对于比特流数据进行分析处理,从而还原出网表。网表逆向工具则通过对逆向网表的结构功能进行分析处理从而完成网表到RTL代码...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 ASIC逆向工程
        1.2.2 FPGA逆向工程
    1.3 本文的研究内容与结构安排
第二章 FPGA开发和硬件木马介绍
    2.1 FPGA开发流程
    2.2 硬件木马
        2.2.1 硬件木马简介
        2.2.2 硬件木马分类
        2.2.3 FPGA硬件木马
        2.2.4 硬件木马检测
    2.3 本章小结
第三章 FPGA逆向工程工具链
    3.1 FPGA逆向工程基础知识
        3.1.1 FPGA体系结构概述
        3.1.2 XDLRC文件介绍
        3.1.3 网表与比特流文件
    3.2 FPGA逆向工程工具链
        3.2.1 数据库
        3.2.2 比特流逆向工具
        3.2.3 网表逆向工具
    3.3 讨论
    3.4 本章小结
第四章 工具链评估和硬件木马检测
    4.1 定量分析
    4.2 定量分析
        4.2.1比特流逆向实验
        4.2.2 网表逆向工程
        4.2.3 与其他逆向工具的定量比较
    4.3 IP 核逆向方法与实验
        4.3.1 IP核逆向方法
        4.3.2 IP核逆向实验
    4.4 本章小结
第五章 FPGA逆向工程的应用
    5.1 FPGA逆向工程应用：木马检测
        5.1.1 在逆向网表中检测硬件木马
        5.1.2 在逆向RTL代码中检测硬件木马
    5.2 FPGA逆向工程应用：木马植入
        5.2.1 基于逆向工程的木马植入
        5.2.2 片上网络介绍
        5.2.3 片上网络硬件木马设计
        5.2.4 片上网络硬件木马评估
    5.3 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
个人简历及攻读硕士学位期间成果



本文编号：3977064