22、组合电路中的轻量级逻辑混淆技术

组合电路中的轻量级逻辑混淆技术

1 引言

随着数字集成电路设计服务的全球化，集成电路面临着盗版、过度生产以及硬件特洛伊木马植入等安全威胁。因此，安全已成为硬件设计的重要需求。近期，传统的加密协议被广泛用于保障安全，同时还提出了四项测试以抵御多种攻击，包括可预测性、碰撞性、敏感性和逆向工程测试。

逻辑混淆是一种通过插入额外逻辑门（即关键门）来隐藏电路设计的可操作性和实现方式的技术。只有提供有效的密钥作为关键输入，混淆后的设计才能产生正确的输出；若输入错误密钥，可能会触发故障，如固定为 1（s - a - 1）或固定为 0（s - a - 0）的故障，从而使电路输出错误结果。本文将探讨一种识别关键节点的方法，并提出一种使用逻辑门的轻量级混淆技术，该技术适用于物联网环境中的安全系统设计和智能设备芯片设计。

2 相关技术概述

2.1 应对硬件攻击的技术

为防止攻击者窃取设计信息，可采用从芯片中选取一小部分并替换为可重构块的技术，该技术能保护制造好的芯片，直到在可信设施中激活可重构块。攻击者可能会使用算法攻击来恢复芯片中被保留的部分。为增强设计保留框架，提出了两种纠缠方案：外部纠缠使攻击者花费更多时间解决大量问题以恢复一小部分保留内容；内部纠缠将大型保留功能拆分为多个小功能。

2.2 硬件混淆的不同抽象级别

硬件混淆可在不同抽象级别进行：
1. 设备级 ：通过添加可控错误（如固定故障和延迟错误）来隐藏设备的实际功能。逆向工程师若不了解设备执行方法的精确信息，可能会误解机器及其相关电路的功能。晶体管及其互连也可作为混淆的候选对象。
2. 电路级