15、硬件安全中的机器学习应用

硬件安全中的机器学习应用

1. 逻辑锁定技术

逻辑锁定是保护硬件 IP 功能和结构的重要手段，主要分为组合逻辑锁定和时序逻辑锁定两种类型。

• 组合逻辑锁定 ：通过在原始电路中插入一些门电路（如 XOR 或 NXOR 等），来隐藏硬件 IP 的正确功能和结构。例如，在一个设计中，若要使用 N 位密钥进行锁定，至少需要 N 个密钥门。以图 5.2 为例，原始输入为 A、B、C 和 D，K1 和 K2 为密钥输入，只有设置正确的密钥（如 K1K2 = 01），才能解锁指定的电路功能。这里，XOR 密钥门代表密钥位“0”，NXOR 密钥门代表密钥位“1”。
• 时序逻辑锁定 ：在时序电路中，有限状态机（FSM）常用于控制逻辑。时序逻辑锁定旨在通过修改相关的组合逻辑来混淆状态空间，直接影响时序逻辑的状态转移函数。只有用户提供正确的主输入（密钥），电路功能才能解锁并正常运行；否则，电路将处于混淆模式，表现出错误的行为。如图 5.3 所示的混淆 FSM（OFSM），启动后会被强制重置到初始状态（混淆模式）。一个 N 位的“密钥”将按顺序发送，控制 OFSM 完成完整的状态转移序列。当提供正确的输入序列时，正常的 OFSM 模式将被激活。

以下是逻辑锁定类型的总结表格：
| 逻辑锁定类型 | 实现方式 | 作用 |
| — | — | — |
| 组合逻辑锁定 | 插入 XOR 或 NXOR 等门电路 | 隐藏硬件 IP 功能和结构 |
| 时序逻辑锁定 | 修改相关组合逻辑混淆状态空间 | 控制电路状态转移，需正确密钥解锁 |