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基于测试授权验证的安全dft结构研究

基于测试授权验证的安全DFT结构研究

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作者：陈寅长沙理工大学

学位级别：硕士

在信息高速发展的时代下,信息安全成为了需要重点关注的问题。集成电路的安全性是信息安全中不可或缺的部分,加密芯片应运而生。随着加密芯片集成度越来越高,测试难度越来越大,可测试性技术被广泛应用于加密芯片中。可测试性技术减轻了... 详细信息

在信息高速发展的时代下,信息安全成为了需要重点关注的问题。集成电路的安全性是信息安全中不可或缺的部分,加密芯片应运而生。随着加密芯片集成度越来越高,测试难度越来越大,可测试性技术被广泛应用于加密芯片中。可测试性技术减轻了测试人员的工作强度,为加密芯片提供了可控且可观察的测试性技术。可测试性技术(Design for Testability,dft)通过在芯片中加入可以辅助测试的电路来执行测试工作。正因为这部分电路的加入,给了攻击者可趁之机,借此攻击加密芯片,窃取电路内部信息。对扫描设计进行的攻击称为侧通道攻击。因此,在应用可测试性技术的加密芯片上设计保护电路增强电路的安全性,使其免受侧通道攻击是当前研究需努力的方向。同时,增加安全性的前提下,不影响可测试性技术也是需要解决的问题之一。基于此,本文提出了一种可配置型安全dft结构。提出的结构是一种基于测试授权的扫描设计方案,用来抵抗基于扫描的侧通道攻击。该结构通过在原始电路中嵌入一个小的加密管理电路来增强加密芯片的安全性,只有将正确测试授权码输入加密管理电路的用户才能执行正常扫描操作。测试授权码由芯片内部的连接方式以及非易失存储器中的值决定,通过改变内部连接方式即可使每个芯片拥有唯一的测试授权码。因此,对于具有相同设计的两个芯片,测试授权码可能是不同的,极大的降低了芯片测试授权码泄露的风险。在此基础上,本文还提出了一种基于物理不可克隆功能(Physically Unclonable Function,PUF)的安全dft结构。由于PUF响应的随机性,使用PUF设计同样可以为每个加密芯片生成唯一的测试授权码,同时可以解决“锁和密钥”机制产生的安全问题,即密钥泄露带来的严重后果。测试授权码由D触发器组成的移位寄存器和仲裁电路形成的PUF设计在给入激励后随机生成。只有当用户输入的测试授权码与基于PUF设计所产生的测试授权码相匹配时,才能进行正常的扫描操作。

关键词：可测试性技术安全dft结构加密芯片基于扫描的攻击

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