[发明专利]红外图像与正态分布分析结合的硬件木马检测方法

说明书

一种红外图像与正态分布分析结合的硬件木马检测方法，步骤为：S1：捕获红外图像；让一块没有硬件木马的纯净芯片样本和一块同款型号的被测芯片同时开始工作，用图像采集设备捕获一段时间内它们两个的红外图像；S2：对获得的红外图像进行第一次差分；在采样的一段时间内，每一个采样时刻都有一对红外图像，对两者进行差分，得到一张差分后的红外图像；S3：对每一个时刻的差分红外图像进行第二次差分。把第一次差分获得的差分红外图像中的每一个像素点提取出来，将其差分温度画在以时间为横坐标的坐标图上；S4：判断；有木马的点的差分温度较高；S5：进行正态分布统计分析。本发明具有检测精度高、检测成本低、检测效率高等优点。

技术领域

本发明主要涉及到集成电路的硬件木马检测领域，特指一种红外图像与正态分布分析结合的硬件木马检测方法。

背景技术

随着集成电路生产流水线的成本越来越高，很多集成电路设计者选择将集成电路制造这个环节外包给第三方铸造厂。这种外包导致了集成电路的可信性风险，原始电路中可能被植入额外的恶意电路，这种恶意电路被称为硬件木马。硬件木马检测已经成为了芯片安全领域的一个重要课题，多种检测方法被提出，比如功能与结构测试法、可测性设计法、逆向解剖法、旁路信号检测法等。

反向解剖验证法，作为最常见的一种破坏性硬件木马检测手段，实质是一种基于侵入式检查的分析技术。通常将生产得到的原始电路进行解剖，将照相后提取照片中的金属线图案与版图文件提取出来的图片做对比，分析图案之间的差异，如果比较的结果显示逆向提取的芯片版图与原始版图吻合则说明版图不存在硬件木马，否则，电路可能被植入硬件木马。反向解剖验证的缺点在于：一、芯片逆向分析的过程非常复杂，验证过程缓慢；二、这是一种破坏性的硬件木马检测方式，被检测的芯片在完成检测后已完全报废无法继续使用。

功能测试法，硬件木马为了能够破坏原有电路的正常功能或泄漏芯片中的机密数据，都不可避免的要对芯片电路的正常功能进行篡改。功能测试通过在电路输入端口施加测试向量，比对输出与正常的状态是否一致，以此评估电路是否被恶意植入硬件木马。理论上讲如果能够遍历芯片中所有工作状态和冗余状态就可以对硬件木马进行触发从而发现电路中是否被插入了硬件木马，但目前很多芯片的规模很大，复杂度很高，状态空间的广度呈指数增长，以至于功能测试的方法代价太大而不可实现。

旁路信息分析法，电路工作时产生的功耗、温度、延时等信息称为旁路信息。基于旁路分析硬件木马的原理在于电路被植入硬件木马电路后，会从不同程度上篡改电路的原始组成及大小，使得植入硬件木马后的电路表现出与原始电路不同的旁路信息特征。因此，通过对电路的旁路信息进行采样和检验便可识别芯片中是否被植入硬件木马。

综上所述，上述方法或存在成本过高的问题，或存在检测效果不好的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种检测精度高、检测成本低、检测效率高的红外图像与正态分布分析结合的硬件木马检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种红外图像与正态分布分析结合的硬件木马检测方法，其步骤为：

S1：捕获红外图像；

让一块没有硬件木马的纯净芯片样本和一块同款型号的被测芯片同时开始工作，然后用图像采集设备捕获一段时间内它们两个的红外图像；

S2：对获得的红外图像进行第一次差分；

在进行采样的一段时间内，每一个采样时刻都有一对红外图像，对两者进行差分，得到一张差分后的红外图像；对每一个时刻的一对图像都进行上述操作，就得到每一个时刻被测芯片与纯净样本的差分红外图像；

S3：对每一个时刻的差分红外图像进行第二次差分。

把第一次差分获得的差分红外图像中的每一个像素点提取出来，将其差分温度画在以时间为横坐标的坐标图上；