Leveraging Logic Masking to Facilitate Hardware Trojan Detection Methods

Tirer parti du masquage logique pour faciliter les méthodes de détection des chevaux de Troie hardware La complexité sans cesse croissante de la conception et de la fabrication de circuits intégrés (CI) a nécessité l'emploi de tiers tels que des bureaux d'études, des fournisseurs de propriété intellectuelle (PI) et des fonderies de fabrication afin d'accélérer et d'économiser le processus de développement. La séparation de ces parties entraîne certaines menaces pour la sécurité. Les fonderies de fabrication non fiables sont suspectées de trois menaces de sécurité: chevaux de Troie matériels, piratage IP et surproduction de circuits intégrés. Les chevaux de Troie matériels sont des modifications de circuits malveillants dans les schémas de circuits intégrés destinés à des objectifs de sabotage.Certaines modifications de la conception de circuits intégrés, appelées Design-for-Trust (DfTr), ont été proposées pour faciliter les méthodes de détection des chevaux de Troie ou empêcher leur insertion. En outre, des modifications basées sur des clés, connues sous le nom de masquage ou d’obscurcissement de conception, ont été proposées pour protéger les IP / CI contre le piratage IP et la surproduction de CI. Ils masquent la fonctionnalité des circuits en les modifiant de telle sorte qu’ils ne fonctionnent pas correctement sans une clé adéquate.Dans cette thèse, nous proposons trois méthodes DfTr basées sur l’utilisation de l’approche de masquage pour empêcher l’insertion de chevaux de Troie. La première méthode DfTr proposée vise à maximiser l’obscurité et à minimiser simultanément les comptes de signaux rares dans les circuits sous masquage. Les signaux rares ayant à peine des transitions lors du fonctionnement du circuit, leur utilisation risque de ne pas activer et détecter facilement les chevaux de Troie matériels lors des tests de circuit. La deuxième proposition de DfTr facilite les méthodes de détection de chevaux de Troie basés sur l’analyse de retard de chemin. Comme le retard des chemins les plus courts varie moins que les plus longs », l’objectif est de générer de faux chemins courts pour des réseaux qui appartiennent uniquement à des chemins longs en réaffectant les éléments de masquage. Nos expériences montrent que cette méthode DfTr augmente la détectabilité des chevaux de Troie dans les circuits modifiés et offre également les avantages des méthodes de masquage. La troisième méthode DfTr a pour objectif de faciliter la détection des chevaux de Troie basés sur une analyse de puissance. Dans un circuit masqué par le procédé proposé, on a plus de contrôle sur l'activité de commutation des différentes parties du circuit. Par exemple, on peut cibler une partie du circuit, augmenter son activité de commutation et simultanément réduire l’activité de commutation des autres parties; Par conséquent, si la pièce cible inclut un cheval de Troie matériel, son activité de commutation et donc sa consommation d'énergie augmentent, bien que la consommation totale d'énergie du circuit diminue en raison des faibles taux d'activité de commutation dans la plupart des parties du circuit. Lorsque le circuit consomme moins d'énergie, le bruit de la mesure de puissance s'atténue. Le bruit peut perturber l’observation des effets des chevaux de Troie sur la consommation électrique des circuits infectés par les chevaux de Troie.De plus, dans cette thèse, nous présentons un outil de CAO capable d’exécuter divers algorithmes de masquage sur des listes de réseau au niveau de la porte. L'outil peut également effectuer une simulation logique et estimer la surface de circuit, la consommation d'énergie et les performances au niveau de la porte.