13、基于面部生物特征的CNN卷积层硬件协处理器安全设计

基于面部生物特征的CNN卷积层硬件协处理器安全设计

1. 面部生物特征保障IP核心安全的优势

面部生物特征在保障硬件IP核心设计安全方面具有显著优势，主要体现在以下几点：
- 信息保密性强 ：硬件安全约束和嵌入算法等关键信息，对手难以知晓，为IP核心设计构建了坚固的安全防线。
- 有效抵御盗版 ：能够对硬件IP核心设计的盗版行为进行强有力的检测控制，确保正版IP核心的合法权益。
- 抗篡改能力高 ：相比基于数字签名和硬件隐写术的方法，在面对篡改攻击时具有更高的弹性，同时降低了在不安全设计中检测到正版IP供应商面部约束的概率。
- 成本低且不影响功能 ：几乎不会产生设计成本开销，并且在嵌入面部安全约束时不会对硬件设计的功能造成影响。

2. 面部生物特征嵌入设计的具体流程

2.1 嵌入规则

在高层次综合（HLS）的寄存器分配阶段，将生成的面部生物特征签名植入设计，这一过程遵循两个重要规则：
- 映射规则 ：专门选择签名的片段嵌入到各个内核特定的静态数据流图（SDFG）编号中，从而将签名映射到卷积IP核心设计的所有SDFG上。
- 编码规则 ：按照IP供应商指定的编码规则，将选定的签名位编码为秘密硬件安全约束。

2.2 映射示例

以一个强度为84位（包含39个“0”和45个“1”）的面部生物特征签名为例，其映射规则如下表所示：