的狀態(tài)也隨之增多?？尚判栽O(shè)計(jì)電路第三部分是芯片模糊插入邏輯單元，如圖4所示，主要是用FSM輸出來控制芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，當(dāng)FSM全部密鑰匹配完成，其輸出為0，此時(shí)不影響內(nèi)部節(jié)點(diǎn)邏輯值，電路可以進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)密鑰不正確時(shí)，F(xiàn)SM輸出為1，經(jīng)邏輯粘合之后，扇出較大節(jié)點(diǎn)的邏輯值被改變，電路無法進(jìn)入正常工作狀態(tài)，即進(jìn)入模糊狀態(tài)。如圖5所示電路設(shè)計(jì)的流程主要分三部分:第一部分為KEY邏輯控制單元，其輸出用于FSM的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；第二部分為FSM設(shè)計(jì)，其輸出用于控制芯片模糊插入邏輯。第三部分為芯片模糊插入邏輯。在芯片中需要有一段存儲(chǔ)區(qū)用來存儲(chǔ)芯片ID以及設(shè)計(jì)方給的KEY。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0017]本發(fā)明利用了芯片的固有ID并將其集成到芯片功能中，對(duì)于每個(gè)芯片，增加的控制信號(hào)是ID的函數(shù)，芯片被復(fù)制時(shí)，ID發(fā)生變化，芯片安全邏輯功能也發(fā)生變化，無法再使用之前的密鑰進(jìn)入芯片正常工作模式，從而有效的保證了芯片的不可復(fù)制性。通過插入FSM控制芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)抗復(fù)制功能的同時(shí)使芯片增加了模糊工作狀態(tài)，有效隱藏節(jié)點(diǎn)信息，迷惑攻擊者，使其無法正確找到小概率跳變節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而無法施加正確有效攻擊。
【附圖說明】
[0018]圖1基于ID和FSM結(jié)合的電路可信性設(shè)計(jì)框圖
[0019]圖2基于ID的FSM狀態(tài)流轉(zhuǎn)圖
[0020]圖3基于ID的FSM芯片上鎖解鎖機(jī)制
[0021]圖4FSM控制芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)模糊插入
[0022]圖5本發(fā)明電路設(shè)計(jì)流程
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明所提供的基于ID和FSM結(jié)合的電路可信性設(shè)計(jì)方法，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]本發(fā)明基于ID-FSM的電路可信性設(shè)計(jì)方法，其步驟包括:
[0025]第一部分:設(shè)計(jì)key邏輯控制單元
[0026]步驟1:編寫KEY邏輯控制代碼，輸入控制信號(hào)為芯片ID的部分bit位以及設(shè)計(jì)方給的KEY，輸出為FSM所需跳轉(zhuǎn)密鑰；
[0027]步驟2:使用Design Compiler對(duì)代碼進(jìn)行綜合,等待與后續(xù)綜合電路進(jìn)行結(jié)合；
[0028]第二部分:設(shè)計(jì)有限序列狀態(tài)機(jī)(FSM)
[0029]步驟3:編寫FSM行為級(jí)代碼；
[0030]步驟4:用Modelsim進(jìn)行仿真,驗(yàn)證狀態(tài)機(jī)功能，同時(shí)設(shè)計(jì)方在本步驟設(shè)計(jì)啟動(dòng)密鑰；
[0031]步驟5:使用Design Compiler對(duì)行為級(jí)代碼進(jìn)行綜合，其中間輸入有一步來自KEY邏輯控制單元的輸出，F(xiàn)SM的輸出為下一部分的控制信號(hào)；
[0032]第三部分:設(shè)計(jì)芯片模糊插入邏輯單元
[0033]步驟6:選取電路中扇出較大的節(jié)點(diǎn)，具體分為以下幾點(diǎn):
[0034]6.1讀入芯片原始電路門級(jí)網(wǎng)表以及約束條件；
[0035]6.2得到電路的扇出矩陣；
[0036]6.3對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行迭代排序，選出扇出最大的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)；
[0037]步驟7:對(duì)選取的節(jié)點(diǎn)插入異或門，異或門的另一輸入控制端為FSM的輸出。
[0038]第四部分:連接各模塊，完成電路可信性設(shè)計(jì)
[0039]步驟8:將各模塊相連接，使用Design Compiler對(duì)其進(jìn)行綜合，完成最終電路可信性設(shè)計(jì)。
[0040]本發(fā)明基于ID和FSM結(jié)合的電路可信性設(shè)計(jì)，通過合理選取芯片節(jié)點(diǎn)并用FSM進(jìn)行控制，可有效隱藏電路節(jié)點(diǎn)信息，使攻擊者無法準(zhǔn)確施加攻擊，同時(shí)將芯片獨(dú)有的ID與FSM相結(jié)合，利用ID的函數(shù)對(duì)FSM進(jìn)行跳轉(zhuǎn)控制，這樣即使復(fù)制了芯片，由于ID發(fā)生變化，密鑰也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，依然無法使用，從而可增強(qiáng)芯片的抗復(fù)制性，是一種有效的電路可信性設(shè)計(jì)方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ID和FSM結(jié)合的電路可信性設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包含三部分:密鑰(KEY)邏輯控制單元、有限序列狀態(tài)機(jī)(FSM)和芯片模糊插入邏輯單元: DFSM為改進(jìn)的有限序列狀態(tài)機(jī)，對(duì)其中一些狀態(tài)進(jìn)行了多次復(fù)制。芯片上電FSM開始跳轉(zhuǎn)，從高權(quán)限存儲(chǔ)區(qū)中提取芯片ID，并將其部分比特位用于控制跳轉(zhuǎn)到哪一個(gè)復(fù)制狀態(tài)，此時(shí)只有對(duì)應(yīng)此復(fù)制狀態(tài)的序列才能使?fàn)顟B(tài)機(jī)正確跳轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一有效狀態(tài)，否則電路被鎖定(lock)于此時(shí)的復(fù)制狀態(tài)。 2)KEY邏輯控制單元，其輸入分別為從芯片存儲(chǔ)區(qū)讀取的ID剩余比特位以及設(shè)計(jì)方給的針對(duì)本ID的芯片密鑰。此邏輯控制單元只有芯片設(shè)計(jì)方知道其用途，制造方將讀取的ID給到設(shè)計(jì)方，設(shè)計(jì)方會(huì)根據(jù)狀態(tài)機(jī)內(nèi)部跳轉(zhuǎn)條件以及KEY邏輯控制單元結(jié)構(gòu)，給出此芯片所需要的解碼KEY。只有此正確的KEY才能與ID經(jīng)過邏輯粘合控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)行正確有效的跳轉(zhuǎn)。 3)芯片模糊插入邏輯單元，其輸入分別為FSM的輸出與從電路中選取的扇出較大的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)FSM階段密鑰全部匹配完成，其輸出為0，經(jīng)異或邏輯粘合之后電路可以進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)FSM匹配不正確時(shí)輸出為1，經(jīng)邏輯粘合之后，扇出較大節(jié)點(diǎn)的邏輯值被改變，電路無法進(jìn)入正常工作狀態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將FSM輸出同芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯粘合，使電路可以達(dá)到不同的工作狀態(tài)。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將芯片獨(dú)有ID集成到FSM跳轉(zhuǎn)條件當(dāng)中，再對(duì)芯片工作狀態(tài)進(jìn)行控制。提高芯片抗攻擊性的同時(shí)達(dá)到了抗復(fù)制的目的，有效的實(shí)現(xiàn)了電路的可信性設(shè)計(jì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ID和FSM結(jié)合的電路可信性設(shè)計(jì)方法，該方法主要包括三個(gè)部分：密鑰(KEY)邏輯控制單元、有限狀態(tài)機(jī)(FSM)和芯片模糊插入邏輯。KEY邏輯控制單元將ID(身份認(rèn)證)部分比特位與KEY進(jìn)行邏輯粘合形成序列Y，用于控制FSM跳轉(zhuǎn)；FSM復(fù)制其中的一些狀態(tài)，ID剩余比特位決定跳轉(zhuǎn)到這些復(fù)制位中的哪一個(gè)，再通過序列Y匹配下一次跳轉(zhuǎn)。模糊插入單元將FSM的輸出同芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯粘合并匹配電路工作模式。若KEY不正確，電路無法正確進(jìn)入正常狀態(tài)，即處于模糊狀態(tài)。本發(fā)明通過插入結(jié)合ID的FSM控制內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，對(duì)電路節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行了隱藏，降低攻擊者施加攻擊的準(zhǔn)確性，同時(shí)集成芯片ID，有效提高電路的不可復(fù)制性，大大提高于集成電路的可信性。
【IPC分類】G06F17/50, G06F21/44
【公開號(hào)】CN104951579
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410122914
【發(fā)明人】馮建華, 邸紅葉, 李蕾, 安輝耀, 張興
【申請(qǐng)人】北京大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月28日