[发明专利]基于逆向工程的Xilinx FPGA固核IP破解方法

说明书

本发明公开了一种基于逆向工程的Xilinx FPGA固核IP破解方法，首先建立工程，然后调用待破解固核IP并配置固核IP的参数，接着生成并获取比特流文件后，对生成的比特流文件进行逆向工程操作，使用形式化验证的方法剔除IP核以外的冗余代码，得到待破解固核IP的源代码，从而破解固核IP。本发明可以完整破解出网表信息加密但能生成比特流的固核IP的Verilog源代码，从而发现侵犯Xilinx FPGA知识产权的途径，并将其提供给FPGA开发厂商，以便其设计相应的防御措施来防止IP核被侵权。

技术领域

本发明属于芯片硬件安全技术领域，具体涉及一种基于逆向工程的Xilinx FPGA固核IP 破解方法的设计。

背景技术

IP核，全称知识产权核，在集成电路设计中，IP是指可以重复使用的具有自主知识产权功能的集成电路设计模块。按照设计层次的不同，IP核可以分为三种：软核、固核和硬核。软核只完成RTL级的行为设计，以HDL的方式提交使用。为了保护这种形式的IP核，它的源代码会被加密。固核比软核具有更大的设计深度，已完成了门级综合、时序仿真并经过了硬件验证，以门级网表的形式提交使用。只要用户提供相同的单元库时序参数，一般就可以正确完成物理设计。但是网表也通常会被设计人员加密，用户难以从网表中获得具体的设计信息。硬核以IC版图的形式提交，并经过实际流片验证，在物理形态及性能上具有不可更改性。

目前，学术界已有很多关于如何防止IP核被破解的方法的研究，比如：数字水印法和测量法等。数字水印法保证了在嵌入代表IP核拥有者的签名的同时不会对IP核的功能造成影响。比如：使用未被使用的查找表(LUT)来插入水印，或者通过对电路中的非关键路径做一些改变来插入水印，这些工作都是在设计流程的布局布线阶段进行的。测量法在每个IP核实例中植入一串独特的序列号，用来识别IP核的拥有者并确定使用IP核时的优先级。此外，对软核IP进行加密也是一个有效的防护措施。比如：Xilinx使用IEEE P1735的标准来加密一些IP核。

但是，学术界关于如何破解加密IP核的相关研究很少。现有技术中仅提到了破解软核 IP的方法，该方法把软核IP的加密源代码和相关约束作为ISE综合的输入文件，以便在综合后得到相应的网表文件，并根据网表文件分析出IP的源代码。但是，该方法有较大的局限性，对固核IP而言，其网表文件往往也被设计人员加密，这使得该方法失效。

发明内容

本发明的目的是为了发现侵犯Xilinx FPGA知识产权的途径，并将其提供给FPGA开发厂商，以便其设计相应的防御措施来防止IP核被侵权，提出了一种基于逆向工程的Xilinx FPGA固核IP破解方法。

本发明的技术方案为：基于逆向工程的Xilinx FPGA固核IP破解方法，包括以下步骤：

S1、建立工程，编写Verilog文件作为工程的主文件，使用内核生成器调用待破解固核IP并配置固核IP的相关参数。

S2、获取FPGA中的Wrapper文件，得到待破解固核IP的输入输出端口信息。

其中，待破解固核IP的输入输出端口信息包括待破解固核IP的输入输出端口数量、端口名称和端口位宽等信息。

S3、根据FPGA可使用输入输出端口数量M和待破解固核IP输入输出端口数量N的大小关系选择不同的破解模式对待破解固核IP进行破解。

比较FPGA可使用输入输出端口数量M和待破解固核IP输入输出端口数量N的大小，若M>N则选择直接破解模式对待破解固核IP进行破解，否则选择添加模块破解模式对待破解固核IP进行破解。

其中，直接破解模式具体为：

根据步骤S2中得到的待破解固核IP的输入输出端口信息，在步骤S1中编写的Verilog 文件中例化待破解固核IP，使得待破解固核IP的输入输出端口与主文件的输入输出端口直接相连。