检索结果-内蒙古大学图书馆

复旦学报（自然科学版） 2014年第3期53卷 365-370页

作者：王驰王健杨萌来金梅复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

针对FPGA位流存储空间和下载时间日益增大的问题，提出了一种新型的位流压缩算法．该算法利用位流中存在的局部稀疏特性，对出现频次较高的少1符号进行压缩编码．本文围绕Virtex-4系列FPGA位流展开实验，分析了该算法中不同参数取值对... 详细信息

针对FPGA位流存储空间和下载时间日益增大的问题，提出了一种新型的位流压缩算法．该算法利用位流中存在的局部稀疏特性，对出现频次较高的少1符号进行压缩编码．本文围绕Virtex-4系列FPGA位流展开实验，分析了该算法中不同参数取值对压缩效率的影响，发现符号长度（Ls）及压缩阈值（T）合适的选值能够获得较为理想的结果．本文所提算法与另外一种实用的位流压缩算法LZSS相比压缩比减小了8％～12％．此外，本文算法相应的解压缩算法也十分简单，易于用硬件实现．

关键词：现场可编程门列阵配置位流符号维度压缩

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防御StarBleed漏洞的FPGA配置位流混淆方法

引用

微电子学与计算机 2021年第6期38卷 7-12页

作者：于志杰赵欢李铀北京控制工程研究所北京100190 北京轩宇信息技术有限公司北京100190

针对Xilinx公司7系列/Virtex-6 FPGA中存在的StarBleed漏洞,通过分析漏洞攻击过程及其关键环节,提出了基于配置位流混淆的加固方法.首先针对Vivado生成的密文位流进行解密得到明文位流.针对明文位流中的配置指令,提出了指令顺序混淆、... 详细信息

针对Xilinx公司7系列/Virtex-6 FPGA中存在的StarBleed漏洞,通过分析漏洞攻击过程及其关键环节,提出了基于配置位流混淆的加固方法.首先针对Vivado生成的密文位流进行解密得到明文位流.针对明文位流中的配置指令,提出了指令顺序混淆、指令字混淆和指令参数混淆方法.针对明文位流中的HMAC签名区域,混淆其中的i_key_pad和o_key_pad数据区.而后对混淆后的位流重新进行HMAC签名计算.最后重新进行AES加密得到混淆后的密文位流,实现以多种方式对漏洞攻击中最关键的修改密文位流环节进行防御.完成混淆后,利用机器学习算法对混淆效果进行评估.实验表明,混淆方法可以提升明文数据与密文数据的相似程度.在不需要修改硬件的条件下,能有效地增加漏洞攻击难度,可以用较低的代价增强针对StarBleed漏洞的防护能力.

关键词： StarBleed漏洞防御配置位流 FPGA

来源：评论

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基于Bitstream的演化硬件适应度评估技术研究

基于Bitstream的演化硬件适应度评估技术研究

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作者：关琳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着单芯片集成度不断提高至接近十亿量级,传统的基于EDA工具软件的人工设计方法所能提供的设计能力越来越达不到市场的要求,演化硬件作为一种有希望的解决方案成为了计算机体系结构和电子设计自动化领域的研究热点。而支持动态部分可... 详细信息

随着单芯片集成度不断提高至接近十亿量级,传统的基于EDA工具软件的人工设计方法所能提供的设计能力越来越达不到市场的要求,演化硬件作为一种有希望的解决方案成为了计算机体系结构和电子设计自动化领域的研究热点。而支持动态部分可重构技术的FPGA器件的出现,为演化硬件的不断发展提供了良好的研究和设计平台。本文研究了基于Bitstream技术的动态部分可重构FPGA的演化硬件技术,并基于Xilinx公司的Virtex-Ⅱpro系列FPGA设计了演化硬件模型,称之为B-Chameleon平台。本文首先分析了演化硬件适应度评估的要求,根据其对速度的要求,决定采用动态部分可重构技术来实现这一目标。然后分析了动态部分可重构技术的原理,详细分析了Virtex-Ⅱpro系列FPGA所支持的三种主要的重构方式。由于基于Bitstream的技术相比于模块化技术和基于硬件宏差异技术更加灵活且生成的下载位串更少,重构速度更快,因而更加适合演化硬件应用。接下来本文根据实际情况,分析了实验所用平台的Bitstream的结构,设计了B-Chameleon平台原型,将基于Bitstream的动态可重构技术应用到演化硬件的适应度评估中。首先,将演化硬件的适应度评估过程分解为回读、过滤、修改、配置和测试五个功能模块并分析了使用该平台的耗时和评估的精确性;然后,为验证设计的正确性,基于Xilinx公司的XUP系列FPGA开发板对所设计B-Chameleon平台原型的Bitstream的配置和回读进行了实验验证。为避免非法的Bitstream对器件可能造成的损坏,对过滤Bitstream的相关算法进行了分析。

关键词：现场可编程门阵列可重构演化硬件配置位流

来源：评论

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面向木马检测的FPGA反向分析方法研究与设计

面向木马检测的FPGA反向分析方法研究与设计

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作者：杨震山东大学

学位级别：硕士

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)被广泛应用于航空航天、高性能计算、5G通信等领域,具有开发周期短、易升级维护、现场可编程等独特优势,但其硬件安全问题也逐渐显现。硬件木马(Hardware Trojan,HT)攻击近年来已... 详细信息

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)被广泛应用于航空航天、高性能计算、5G通信等领域,具有开发周期短、易升级维护、现场可编程等独特优势,但其硬件安全问题也逐渐显现。硬件木马(Hardware Trojan,HT)攻击近年来已成为FPGA的一大安全威胁,国内外许多机构和学者将机器学习算法与FPGA安全检测相结合,收到了较好的效果。但是,这些研究大多基于FPGA电路网表层或寄存器传输层代码(Register Transfer Level,RTL),普通用户一般很难获取原始设计,通常仅能获得FPGA配置位流或IP(Intellectual Property)核,所以亟需开展FPGA配置位流的反向分析研究,将位流数据反向分析为电路网表。研究FPGA位流编码格式、芯片架构设计及反向分析技术,也对推动国产FPGA和EDA工具研发具有参考意义。本文主要研究面向木马检测的FPGA反向分析方法与设计实现,通过对开发工具及其中间数据文件的深入分析,形成了一种FPGA配置位流反向分析方法,实现了一套完整的位流反向分析工具,并对支撑数据库和反向分析工具进行改进优化。本文设计了电路网表的多叉树模型,将整个电路设计视为多棵多叉树,使复杂的电路结构归一化。提出了“BitMap”和“TileMap”的概念,运用分类分析方法对位流帧数据库的构建进行改进,同一 Tile类的配置数据模板在同系列芯片中一致,可继承和复用。在XDLRC架构数据库研究中,利用分类压缩存储方式,降低存储空间,并提高了分析效率。基于多种策略对芯片资源与位流编码的映射方法进行分析与改进,将PIP(Programmable Interconnection Point)编码测定覆盖率和准确率提高至100%。同一 Tile类创建的编码映射表在同系列芯片中完全一致,无需重复测试,通用性和测定效率大幅提高。另外,对一些特殊电路逻辑进行补充修正,进一步提高分析结果的正确率。为验证设计方法的有效性,本文结合不同型号芯片、不同类型资源、不同设计阶段,设计了多项实验内容进行对比分析。在Spartan2系列的xc2s 15型号芯片上,选取以“H6E2”为接收点的一组PIP进行编码控制位的验证。在Spartan3系列的xc3s200型号芯片上,选取“pong”电路作为基准测试电路进行反向分析。在Virtex5系列的xc5vlx50型号芯片上正向设计 AES(Advanced Encryption Standard)算法电路,验证 LUT(Look-Up Table)、PLP(Programmable Logic Point)等逻辑配置的反向分析结果和分类排布规律的正确性。最后对编码映射数据库构建时间进行了分析。经验证,本文设计的工具在反向分析正确率和时间开销方面与多款公开工具相比均有较大改进,具有较强的通用性,为基于电路网表层或RTL层代码的FPGA安全检测提供支撑。

关键词： FPGA 反向分析配置位流电路网表硬件木马

来源：评论

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