18、异步电路的安全评估

异步电路的安全评估

1. 异步电路的使用动机

在设计安全系统时，速度无关（SI）异步电路相较于同步电路具有诸多优势：
- 环境耐受性 ：SI 电路能够适应环境，可容忍多种形式的故障注入，如电源毛刺、热梯度等。这使得故障检测更为容易，因为只需检测和响应重大故障，毕竟在实际运行中，环境条件的微小波动是正常现象。
- 冗余数据编码 ：SI 电路通常采用冗余编码方案，例如双轨编码。在双轨编码中，每个比特被编码到两根线 A0 和 A1 上，具体编码含义如下表所示：
| A1 | A0 | 含义 |
| — | — | — |
| 0 | 0 | 清除 |
| 0 | 1 | 逻辑 0 |
| 1 | 0 | 逻辑 1 |
| 1 | 1 | 警报 |
这种机制还可用于编码警报信号。
- 平衡功耗 ：包含双轨（或多轨）代码的电路可以实现平衡，以减少数据相关的辐射。无论编码为逻辑 0 还是逻辑 1，比特的编码都确保数据传输和计算以恒定的汉明重量进行，这对于防止基于敏感数据汉明重量泄漏的侧信道分析至关重要。
- 细粒度随机时序变化 ：可使重复运行的相关性更难建立，从而使信号平均化变得困难。
- 无时钟信号 ：没有时钟意味着消除了时钟毛刺攻击的风险。

虽然双轨编码也可用于时钟环境，但需要确保组合电路平衡且无毛刺，同时还需要归零（RTZ）信号来确保数据独立的功率辐射。而采用 SI 异步实现则能提供更好的环境耐受性，