硬件木马特征与检测技术

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硬

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成果发

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的类型特征

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往往有不同的分类

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赛

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实

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作者简介Ι

隋强

男硕士

研究生研究方向为芯片安全技术ς

乐大听

男博士

研

究生

研究方向为高性能集成电路

设计

和芯片防护技术ς

李少青男研究员

硕士生

导师研究方向为为可测性设计超大规模集成电路设计

芯片安全技

术

通信地址Ι<=

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湖南长沙国

防科技

大学计算机学院∗

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第

十五届

计算机工

程与工艺年会

里第

一届

微处理

器技术论坛论文集

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信号触发是指

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使用中被误激

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用电

路中极少出现的节点状态

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也可在触发

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中加入

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计提高其

触发难度降低木马被

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”

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若以

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“Ζ

”

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来的=[Π降

到=[Π

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也可由

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所示

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硬

件木马

检测技术

硬

件木马的检测即可以

在测试

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手段Ι

󰀁=

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其

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后的芯片中是否被恶意植人木马电

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也可采

用微探针等基

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几乎

可以完全

保证

被检验的芯片是

否被植人木

马

电路但芯

片逆向分

析验证

的过程工作量巨

大

合集下载

基于混合特征分析的硬件木马检测方法

基于混合特征分析的硬件木马检测方法

第49卷第5期 202丨年5月华中科技大学学报(自然科学版)J. Huazhong Univ. of Sci. & Tech. (Natural Science Edition)Vol.49 No.5 May 2021

DOI: 10.13245/j.hust.210501

基于混合特征分析的硬件木马检测方法

赵毅强1李博文1马浩诚1何家骥2

(1.天津大学微电子学院,天津300072; 2.清华大学微电子学研究所,北京100084)

摘要提出一种基于混合特征分析的硬件木马检测方法,该方法首先在时序层级抽象并构建待测电路的控制数据

流图,然后利用功能性分析方法建立以低动态翻转率为特征的动态可疑节点集,最终使用静态结构特征匹配方法

实现硬件木马的检出.以Trust-Hub中涵盖Basic-RSA,AES和RS232基准电路在内的13种硬件木马为检测对象

开展检测实验.实验结果表明:检测结果中硬件木马节点检出率达到100%,假阳性率控制在1.5%以内,检测准确

率达到82.5%以上,证明了该检测方法的有效性.

关键词硬件木马;控制数据流图;低动态翻转率;静态结构特征;假阳性率;准确率 中图分类号TN47 文献标志码A 文章编号1671-4512(2021)05-0001-06

Hardware Trojan detection method based on combined features analysis

ZHAO Yiqiang1 LI Bowen] MA Haochengx HE Jiaji2

(1. School of Microelectronics, Tianjin University, Tianjin 300072, China;

2. Institute of Microelectronics* Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Abstract A hardware Trojan detection method based on combined features analysis was proposed. The control data flow graph of

嵌入式SoC中硬件木马检测与安全设计防御关键技术研究

嵌入式SoC中硬件木马检测与安全设计防御关键技术研究

嵌入式SoC中硬件木马检测与安全设计防御关键技术研究

嵌入式SoC中硬件木马检测与安全设计防御关键技术研究

随着信息技术的快速发展,嵌入式系统的应用范围越来越广泛。嵌入式系统中的SoC (System on Chip) 是一种集成度非常高的芯片,能够集成处理器、内存、外设和通信模块等关键功能模块。然而,随着嵌入式SoC的应用逐步普及,安全性问题日益突出。硬件木马作为一种隐蔽性强、威胁性大的安全问题,对于嵌入式SoC的安全构成了严重威胁。因此,研究嵌入式SoC中硬件木马检测与安全设计防御关键技术具有重要意义和紧迫性。

硬件木马指的是在SoC硬件设计阶段或制造流程中被恶意插入的恶意电路或硬件模块。它可以窃听和篡改数据、破坏系统运行并引起设备失效,给嵌入式SoC带来严重危害。因此,检测硬件木马成为保障嵌入式SoC安全的关键技术之一。

硬件木马检测方法多种多样,主要包括基于静态验证和基于动态验证两大类。基于静态验证的方法主要通过对设计图的分析来发现木马的存在。这包括对电路结构的建模、逻辑分析和模拟仿真等技术手段。而基于动态验证的方法则是通过对SoC的实际运行状况进行监测和分析,包括功耗分析、电压干扰分析、时钟频率波动分析等。另外,还可以应用机器学习和深度学习等算法来提高检测的准确性和效率。

在进行硬件木马检测的同时,安全设计防御也同样重要。能够从设计阶段对SoC进行安全设计,可以在一定程度上提高嵌入式SoC的安全性。首先,需要对SoC的电路结构进行优化设计,增强系统的安全性能。其次,针对不同的应用场景,可以采用不同的物理层和数据链路层安全协议,加密和认证通信数据。此外,在硬件层面上,可以采用密码学算法和物理层安全技术来保护SoC的安全性。例如,通过引入PUF (Physical

Unclonable Function) 技术来提供可靠的硬件身份鉴别,避免硬件仿冒。

硬件木马技术研究综述_牛小鹏

硬件木马技术研究综述_牛小鹏

第13

卷第6

期信息工程大学学报Vol.13No.6

2012年12

月JournalofInformationEngineeringUniversityDec.2012

收稿日期:2012-09-23;

修回日期:2012-10-30

基金项目:

国家863

计划资助项目(2009AA01Z434)

作者简介:

牛小鹏(1983-),

男,

河南焦作人,

博士生,

主要研究方向为网络信息安全,E-mail:xiaoyuer8082@163.com;

李清宝(1967-),

男,

博士,教授,

主要研究方向为计算机体系结构、

网络信息安全。DOI:10.3969/j.issn.1671-0673.2012.06.019

硬件木马技术研究综述

牛小鹏1

,

李清宝1

,

王炜1

,张丹2(1.

信息工程大学网络空间安全学院,

河南郑州450002;2.

河南郑州供电公司,

河南郑州450000)

摘要:

集成电路芯片在设计、

制造及使用过程中都可能会被植入硬件木马,

电子设备的安全受

到极大威胁。

近年来,

硬件木马的设计和检测技术逐渐受到重视,

已成为研究热点。

首先分析

了硬件木马的特性和概念,

然后在介绍硬件木马主要分类方法的基础上,

提出了用于评价硬件

木马隐藏特性的功能分散粒度、

激活概率和阈值功耗等衡量指标。

探讨了几种典型硬件木马

的设计思路和检测方法,

分析了硬件木马检测方法存在的问题与面临的挑战,

最后对硬件木马

相关技术的研究与发展提出建议。

关键词:

集成电路;

硬件木马;

旁路型木马;

硬件木马检测;

状态驱动

中图分类号:TP309

文献标识码:A

文章编号:1671-0673(2012)06-0740-09

SurveyontheHardwareTrojanTechnologies

NIUXiao-peng1

,LIQing-bao1

,WANGWei1

,ZHANGDan2

(1.InstituteofCyberspaceSecurity,InformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,China;

基于功耗特征的硬件木马检测方法

基于功耗特征的硬件木马检测方法

基于功耗特征的硬件木马检测方法

随着数字系统在不断发展,人们越来越依赖于它们来管理和存储他们的数据。但是,计算机中有许多安全漏洞,例如硬件木马,他们可以从正常的软件中获取机密的情报而不被人们看到,从而危及人们的隐私和财产安全。因此,识别和检测基于硬件的木马攻击已经被认为是研究最具挑战性的领域之一。

本文提出了一种基于功耗特征的硬件木马检测方法,称为功耗行为表驱动检测(PDHD)。该方法利用一个算法成功收集系统的功耗特征,利用这些特征与一组预先确定(预设)的功耗行为模板进行比较。如果收集到的功耗特征与模板匹配,则认为系统中存在木马攻击。为了验证方法的有效性,在具有木马的硬件模拟系统上进行实验。实验结果表明,在识别木马攻击的准确率相对较高的情况下,该方法可以有效地检测出此类攻击。

总之,本文提出了一种基于功耗特征的硬件木马检测方法 - 功耗行为表驱动检测(PDHD),该方法可以有效地检测出木马攻击。该方法在机器学习方面的优势是可以高效的收集功耗特征,从而更有效地识别和检测木马攻击,从而有助于提高对木马的安全。

“硬件木马检测”文件汇整

“硬件木马检测”文件汇整

“硬件木马检测”文件汇整

目录

一、指令诱发型硬件木马检测技术研究

二、硬件木马检测与防护

三、基于FPGA的硬件木马检测

四、基于侧信道分析的硬件木马检测技术研究

指令诱发型硬件木马检测技术研究

随着科技的快速发展,硬件木马的存在和威胁日益显现。硬件木马是一种恶意程序,被插入到目标硬件中,从而实现对硬件的远程控制或破坏。其中,指令诱发型硬件木马是常见的一种,它通过特定的指令或行为诱发恶意程序的执行。因此,开展对指令诱发型硬件木马检测技术的研究,对于保障硬件系统的安全性和稳定性具有重要的现实意义。

指令诱发型硬件木马通常被嵌入到硬件的固件或软件中,通过特定的指令或行为触发恶意程序的执行。一旦被触发,硬件木马可能会导致各种形式的破坏,包括但不限于数据的泄露、系统的崩溃、硬件的损坏等。由于硬件木马往往隐藏得非常深,且具有极高的隐蔽性,因此对其进行检测和清除的难度很大。

针对指令诱发型硬件木马的检测,主要有以下几种技术手段:

静态分析:静态分析是通过分析硬件木马代码的特征,建立特征库,再通过比对目标硬件代码进行检测。但是,由于指令诱发型硬件木马往往隐藏得很深,静态分析方法的准确性和效率都有待提高。

动态分析:动态分析是在硬件运行过程中,通过对特定指令的监控,以及对其执行结果的分析,来检测是否存在硬件木马。这种方法能够提高检测的准确性和效率,但同时也需要保证监控指令的全面性和实时性。

基于人工智能的检测:基于人工智能的检测方法是通过训练深度学习模型,使其能够自动识别和检测硬件木马。这种方法具有高效性和准确性,但其训练模型需要大量的样本数据,且对计算资源的要求较高。

基于固件分析的检测:基于固件分析的检测方法是通过分析固件文件,寻找可能存在的硬件木马。由于固件中包含了硬件的大部分信息,因此这种方法能够更深入地检测出硬件木马。但是,这种方法需要具备专业的固件分析技能和工具,且工作量较大。

指令诱发型硬件木马检测技术是当前信息安全领域的重要研究方向之一。虽然已经有一些检测技术可以用来发现硬件木马,但仍存在许多挑战和难点需要解决。例如,如何提高检测的准确性和效率,如何减小检测过程对系统性能的影响等。未来的研究工作应继续这些问题,提出更有效的解决方案,以保障硬件系统的安全性和稳定性。

基于机器学习的门级网表硬件木马检测

基于机器学习的门级网表硬件木马检测

基于机器学习的门级网表硬件木马检测

基于机器学习的门级网表硬件木马检测

近年来,随着信息技术的迅速发展以及互联网的普及,人们对于网络安全的重视也越来越高。在信息安全的领域中,硬件安全问题日益引起人们的关注。硬件木马作为一种新兴的安全威胁,对于计算机系统的安全造成了严重的威胁。为了提高硬件系统的安全性,门级网表硬件木马检测被广泛应用。

门级网表硬件木马是指在硬件电路的设计过程中,恶意设计人员故意在电路中插入一些非法功能或者模块,以达到窃取或破坏数据的目的。门级网表硬件木马的特点是难以被发现和防范,同时会给计算机系统的性能和安全性带来不可忽视的影响。因此,研究和发展可靠的门级网表硬件木马检测方法变得至关重要。

机器学习作为一种强大的数据分析工具,在硬件木马检测领域也有着广泛的应用前景。机器学习可以通过学习已知硬件木马和正常芯片之间的差异,从而对新样本进行分类和判别。在门级网表硬件木马检测中,机器学习可以根据门级网表电路的特征来训练模型,并能够对新的门级网表电路进行分类和检测。

首先,门级网表硬件木马检测的关键是获取有效的特征向量。特征向量是用来描述门级网表电路的特征属性的一组数值,例如门的个数、线的个数、延时等。这些特征可以全面地描述出门级网表电路的结构信息。通过对正常芯片和含有硬件木马的芯片进行特征提取,可以得到相应的特征向量。

其次,机器学习算法的选择对于门级网表硬件木马检测非常重要。常见的机器学习算法有支持向量机(SVM)、随机森林(Random Forest)和深度神经网络(Deep Neural Network)等。这些算法具有较强的分类和判别能力,在门级网表硬件木马检测中有很好的应用效果。

然后,基于获取的特征向量和选择的机器学习算法,需要进行模型的训练和优化。训练模型是指通过已知的正常芯片和含木马芯片的特征向量,利用机器学习算法建立分类模型。优化模型是指通过对训练模型的参数进行调整,以提高模型的分类准确性和健壮性。

指令诱发型硬件木马检测技术研究

指令诱发型硬件木马检测技术研究

当前,信息安全的重要性不言而喻,但信息安全的现状却不尽人意,针对信息安全的攻击技术和手段层出不穷,硬件木马的出现更是给信息安全带来了新的威胁。相对于软件恶意代码,硬件木马与系统底层密切相关,具有更强的隐蔽性和更严重的破坏性,开展硬件木马检测技术的研究对于全面保障信息系统的安全至关重要,具有重要的现实意义和理论意义。

本文以指令诱发型硬件木马为研究对象,主要内容和创新点如下:1.构建一种指令诱发型硬件木马模型。在分析硬件木马特性的基础上,根据Thimbleby木马模型,提出基于Thimbleby方法的硬件木马模型;在此模型的基础上,结合指令诱发型硬件木马的特点,构建指令诱发型硬件木马模型。

2.提出并实现指令诱发型硬件木马的检测技术。根据指令诱发型硬件木马模型,提出基于指令序列覆盖的指令诱发型硬件木马检测思想和相应算法;在深入分析模型检验方法的基础上,提出基于模型检验的指令诱发型硬件木马检测技术,并给出模型生成算法和待验证性质提取方法。

实验结果表明,指令诱发型硬件木马检测技术能够有效检测硬件木马。3.提出基于抽象解释的二进制代码变量区间分析方法。

基于抽象解释理论,结合固件二进制代码变量的特点,扩展区间抽象域,定义字级数据区间抽象域和位级数据区间抽象域;分别给出两种区间抽象域上的区间运算方法;提出不同变量区间抽象域间的转换算法;在转换过程中引入区间集的概念,保证运算的精度。实验结果表明基于抽象解释的二进制代码变量区间分析方法相对于传统依次运算方法在效率上有数量级倍数的提高;引入区间集的区间分析方法的运算精度高于不引入区间集的分析方法。 4.提出基于敏感位置识别的状态缩减技术。为有效缓解硬件木马检测过程中的状态爆炸问题,结合固件代码的特点定义了敏感变量和敏感位置,给出敏感位置识别技术;在敏感位置识别过程中,为了提高识别效率,提出结合子过程摘要信息的敏感位置识别算法。

常见木马技术和手动检测方法

常见木马技术和手动检测方法2篇

标题一:常见木马技术

木马技术是黑客利用的一种非法手段,通过在目标主机上植入木马程序,以获取非法掌控权和窃取敏感信息。下面将介绍一些常见的木马技术。

第一种常见的木马技术是远控木马。远控木马是指黑客通过互联网远程连接到目标主机,并可以通过该木马程序完全操控这台主机。远控木马具有隐蔽性强、控制能力广泛等特点,能够实现多种恶意动作,如窃取机密文件、监视用户行为等。

第二种常见的木马技术是键盘记录木马。键盘记录木马通过记录用户在键盘上的操作,包括输入的账号、密码等敏感信息。当用户输入账号密码时,键盘记录木马会将这些信息上传给黑客。这种木马技术通常会潜伏在系统内核中,很难被发现和清除。

第三种常见的木马技术是反向连接木马。反向连接木马是指木马程序主动连接到黑客控制的服务器上,以获取指令并发送被监控的敏感信息。相比于传统的远程连接木马,反向连接木马具有更强的隐蔽性和稳定性。

第四种常见的木马技术是网页木马。网页木马是指黑客通过在网页上插入木马脚本,使访问该网页的用户受到木马程序的感染。网页木马通常通过浏览器漏洞进行攻击,一旦用户访问了被植入木马的网页,木马程序就能够在用户主机上执行恶意操作。

第五种常见的木马技术是邮件木马。邮件木马是指黑客通过发送带有恶意附件或链接的邮件,诱骗用户点击下载或访问,从而感染用户的主机。邮件木马常常伪装成重要文件或信息,以此引诱用户打开附件或访问链接。

总结起来,常见的木马技术包括远控木马、键盘记录木马、反向连接木马、网页木马和邮件木马。这些木马技术都具有不同的攻击方式和特点,对个人和组织的信息安全构成了严重威胁。 标题二:手动检测方法

面对日益复杂的木马攻击,手动检测成为了保护个人和组织信息安全的重要环节。下面将介绍一些常用的手动检测方法。

第一种手动检测方法是端口扫描。通过使用端口扫描工具,可以扫描目标主机上开放的端口,从而发现是否有可疑的端口。一些木马程序常常会监听特定的端口,因此端口扫描可以有效帮助检测木马的存在。

基于功耗特征的硬件木马检测方法 2

基于功耗特征的硬件木马检测方法

近年来,一种基于功耗特征的硬件木马检测方法逐渐得到了关注和发展。该方法通过监测并分析目标电路的功耗变化,来识别其中可能存在的木马行为。硬件木马往往会造成电路的异常功耗变化,这是由于木马在执行相应的恶意操作时会引发不同于正常情况的功耗波动。通过对电路的功耗进行监测和分析,可以有效地检测出其中可能的木马行为。

传统的功耗分析方法主要分为两类:基于模型的功耗分析和基于差分功耗分析。基于模型的功耗分析方法是通过建立目标电路的功耗模型,并利用模型来分析电路的功耗变化。该方法需要对目标电路进行建模,从而能够得到高精度的功耗分析结果。由于电路的复杂性和木马的隐蔽性,很难准确建立起电路的功耗模型,因此该方法在实际应用中存在一定的局限性。

基于差分功耗分析的方法则是通过比较正常电路与潜在木马电路之间的差异来检测木马攻击。该方法不需要对电路进行具体的建模,而是通过测量目标电路在正常情况下和潜在攻击情况下的功耗差异,来判断是否存在木马行为。基于差分功耗分析的方法可以针对不同的攻击类型进行检测,例如信号注入攻击、逻辑混淆攻击等。

基于功耗特征的硬件木马检测方法还可以结合机器学习算法来提高检测效果。机器学习算法通过对大量样本数据的学习,可以建立起木马和正常电路之间的分类模型,从而能够对未知电路进行准确分类。常用的机器学习算法包括支持向量机、决策树、随机森林等。这些算法可以通过对目标电路的功耗数据进行特征提取和分类,从而实现对硬件木马的准确检测。

虽然基于功耗特征的硬件木马检测方法在实际应用中取得了一定的成果,但仍然存在一些挑战和问题。由于功耗受到多种因素的影响,例如温度、电压等,因此需要对功耗数据进行预处理和校正,以消除这些干扰因素的影响。木马攻击的隐蔽性使得对功耗变化的监测非常困难,需要通过高精度的测量设备和算法来实现准确的检测。基于功耗特征的硬件木马检测方法无法完全排除误报和漏报的可能性,因此还需要结合其他硬件安全技术来进行综合防护。

基于功耗特征的硬件木马检测方法 3

基于功耗特征的硬件木马检测方法

1. 引言

1.1 背景介绍

研究学者们已经发现,硬件木马在运行时会引起设备的功耗异常波动,这为基于功耗特征的硬件木马检测提供了可能。通过监测设备的功耗变化,可以及时发现潜在的硬件木马威胁,加强对硬件设备的安全保护。基于功耗特征的硬件木马检测方法成为当前研究的热门方向之一。

本文将深入探讨硬件木马的发展趋势、功耗特征在硬件木马检测中的应用、以及基于功耗特征的检测方法,旨在为硬件安全领域的研究提供新思路和方法。【内容已满足200字要求】

1.2 研究意义

硬件木马是一种恶意软件,可以植入到计算机系统中,通过控制系统硬件来实施攻击。面对日益复杂和隐蔽的硬件木马威胁,独有一种创新的检测方法对于维护系统安全至关重要。基于功耗特征的硬件木马检测方法由于其高效性和准确性,逐渐受到了研究者的关注。

研究意义主要体现在以下几个方面:硬件木马威胁已经成为信息安全领域的一个重要问题,传统的软件检测方法往往无法有效检测硬件木马的存在。研究基于功耗特征的硬件木马检测方法可以弥补现有检测方法的不足,提高系统的安全性。功耗特征具有独特的特性,可以通过监测系统的能耗情况来检测硬件木马的存在。这种检测方法不仅可以提高检测的准确率,还能够降低误报率,减少对系统性能的影响。通过研究基于功耗特征的硬件木马检测方法,可以为硬件安全领域的研究提供新的思路和方法,推动硬件安全技术的进步和应用。【2000字】

1.3 研究现状

当前,随着信息技术的迅速发展,硬件木马的威胁也日益增加。传统的软件安全防护手段往往难以有效检测硬件木马的存在,因此人们越来越关注基于硬件特征的木马检测方法。目前,针对硬件木马的研究主要集中在静态分析和动态分析两个方面。静态分析方法主要通过对硬件电路的逻辑和布局进行分析,来发现潜在的木马;而动态分析方法则是通过监控硬件运行时的功耗特征变化来检测木马的存在。当前硬件木马检测方法还存在着一些问题,如对不同类型木马的适应性不足、检测准确率有待提高等。如何有效地利用功耗特征来检测硬件木马,将成为未来硬件安全研究的重要方向。

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