武玲娟，朱嘉诚，唐时博，谭静，胡伟

基于可满足性无关项的硬件木马设计与检测

武玲娟1,2，朱嘉诚1，唐时博1，谭静1，胡伟1

（1.西北工业大学网络空间安全学院，陕西 西安 710072；2. 华中农业大学信息学院，湖北 武汉 430070）

硬件木马是集成电路中隐含的恶意设计修改，被激活后可用于发起高效的底层攻击。由此，展示了一种新的利用可满足性无关项的轻量级高隐蔽性硬件木马安全威胁。该木马设计方法将轻量级木马设计隐藏于电路正常工作条件下无法覆盖到的可满足性无关项中，使插入木马后的电路设计与原始设计完全功能等价。攻击者只需利用简单的故障注入攻击手段即可激活木马。基于1024位RSA密码核的实验结果显示，所给出的木马设计能够逃避逻辑综合优化，通过故障注入攻击能够有效恢复RSA密码核的私钥。在此基础上，提出了一种能够有效检测该高隐蔽性木马设计的防御手段。

硬件安全；硬件木马；可满足性无关项；故障注入；木马检测

1 引言

随着集成电路产业链的全球化，集成电路设计中通常会大量使用来自不可信第三方的知识产权（IP，intellectual property）核。这些IP中可能隐含设计规范之外的未公开恶意代码和后门。此外，由于成本限制，集成电路设计完成之后往往交由芯片制造商进行加工，此过程中不可信制造商也可能插入未声明恶意设计修改。上述由不可信第三方引入的恶意设计修改，称为硬件木马[1]，硬件木马通常只有在特定的条件下才会激活，现有的集成电路测试方法难以实现木马检测。……