基于电磁信息的硬件木马检测系统设计

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硬件木马作为集成电路安全领域的关键问题之一,其检测技术已成为研究的热点。电磁信息具有非接触、三维矢量、空间信息丰富等优点,已经成为硬件木马检测的主流方法。电磁侧信道分析平台是基于电磁信息检测方法的关键,然而目前大多是半自动化,难以重复定位,信息采集效率较低,无法应用到大批量集成电路安全可信验证中。为此,本论文设计了一个兼具自动化、高精密和高效率的电磁侧信道分析系统,为硬件木马检测提供平台支撑。本文围绕电源分析仪、多路信号发生器、数字示波器、三轴电机控制器、工业相机等仪器搭建了基于电磁信息的硬件木马检测系统,并结合虚拟仪器技术,设计了上位机控制软件,实现集成电路电磁信息扫描、侧信道信息在线采集与实时处理等功能。针对多次扫描重复定位存在误差的问题,提出了基于视频图像的基准点定位方案,完成了图像采集与处理、扫描起始点选取和三维位移平台控制等模块的设计,根据所采图像选取扫描起始点,自动控制位移台并将电磁探头移动到所选位置,定位分辨率为5μm,可实现视场内特定区域的多次精准识别。面向实际应用中大量重复采集的需求,设计了电磁信息自动采集模块,同时提出高斯滤波降噪算法,形成数据在线预处理模块,降低了测试噪声的影响,利用K最邻近算法实现硬件木马的有效识别。基于上述研究内容,本论文对电磁信息扫描系统、侧信道信息采集与处理系统进行集成,并开展了实验验证。本文以AES加密电路为母本电路并植入泄露型硬件木马AES-T700,芯片表面网格化近场扫描,网格数达100,确定电磁辐射谱的异常点并在该点开展侧信道分析实验,利用K最邻近算法检测硬件木马,可以精准检测并定位出该硬件木马。
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