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随着软件安全问题系统性解决方案的逐步完善,硬件安全渐渐成为系统安全和信息安全领域亟需解决的问题。为保障国防、金融、交通等关键领域的安全,硬件木马的研究热度不断提升,硬件安全问题也渐渐成为国家和社会广泛关注的热点问题。本文从硬件电路自身特性出发,对基于电路特征的硬件木马检测方法进行研究。文章主要完成以下工作:(1)通过对SDFF结构和MFTD结构的研究分析,对插入结构进行改进,本文称为AND-AND&OR-OR结构。针对电路中有些节点翻转率低的问题,提出了本文的改进结构,改进后不仅面积减小,而且引入到电路中的端口数也得到减少,降低设计的复杂度。以UART基准电路为研究对象,其中设计中低活性节点的翻转概率被提高约512倍,能够有效缩短木马激活时间。(2)研究分析DCVSL结构电路的输入输出特性,结合电路节点活性提升方法,设计一种基于DCVSL结构的插入结构。DCVSL结构反相器在一个输入端恒为1时,其反向输出端与另外一个输入端的信号具有反相关系,利用这一性质,可以可控的改变极化输出为1的节点的翻转概率;而再引入一个普通反相器时,可以改变极化输出为0的节点的翻转概率。(3)完成DCVSL结构单元的版图绘制和库文件提取。在本文的设计中,需要将DCVSL结构的单元插入到由标准单元组成的电路中,然后仿真验证设计的正确性,因此需要构建综合和仿真用的DCVSL结构库文件。文章使用IC615、Abstract generation、Encounter Library Characterizer 等工具分别完成 DCVSL 结构单元版图、LEF及lib库的构建。(4)通过分析电路的输入输出关系特性,结合电路等价性验证方法,对基于概率签名的木马检测方法进行验证分析。布尔函数的输入信号符合文中的概率分布时,其输出响应的概率分布具有唯一性。而电路的输入输出关系也可以用布尔函数去表示,对于不同功能的电路,其布尔函数的表示也不相同。基于这一特性,研究了其在硬件木马检测方面的适用性。