动态局部重构密码芯片抗物理攻击关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61672317
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0206.信息安全
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The dynamic and partial reconfigurable crypto chips are widely explored because of the good balance between flexibility and energy efficiency (i.e. throughput/power). However, a key security problem, i.e. how to fully utilize the hardware architecture and computing form of reconfigurable chips to resist against physical attacks, has not yet been solved. This project aims to design efficient physical attack countermeasures for reconfigurable crypto chips in order to improve the overall hardware security. In the project, rich contents, such as the randomness-driven reconfiguration against physical attacks, will be analyzed. A series of key problems, such as the security evaluation and overhead control of time and spatial randomization countermeasures, the physical unclonable function based on reconfigurable cell array, the configuration context encryption and side-channel attack countermeasures, the overall security evaluation method for reconfigurable architecture against physical attacks, will be explored. Besides theoretical analysis and mathematical derivation, the technologies in this project will be evaluated in silicon, FPGA and RTL level as required. The research results of the project will also reserve core technologies of security chip design for our country.
动态局部重构密码芯片因为能够兼顾加解密应用在灵活性与能量效率(即性能功耗比)上的双重需求,在学术界和产业界得到了广泛的研究。然而,这些研究尚未解决如何有效利用此类芯片特殊的硬件架构和计算形式来提升其抵御物理攻击能力的问题。本课题以设计出高效的动态局部重构密码芯片抵御物理攻击的方法和机制,切实提升其硬件安全性为目标,通过研究“随机性驱动的局部及动态重构抗物理攻击技术”等内容,突破“重构引导下时间与空间随机化措施的安全评估与开销控制”、“基于可重构阵列的物理不可克隆函数技术”、“配置加密及其抗侧信道攻击技术”和“重构架构抗物理攻击能力一体化评估方法”等基础科学难题,为大幅增强此类芯片的安全性提供一系列核心技术。除理论分析与数学推导外,本课题会根据需要对这些技术分别进行硅验证、FPGA验证和RTL仿真验证。本课题的研究成果同时也会为我国信息安全芯片的设计进行战略技术储备。

结项摘要

动态局部可重构密码芯片兼具高能量效率和高灵活性,是高性能安全芯片的重要发展方向。本项目突破了“基于时间与空间随机化的重构抗物理攻击技术”、“基于可重构阵列的物理不可克隆函数技术”、“配置加密及其抗侧信道攻击技术”和“重构架构抗物理攻击能力评估方法”等关键技术, 为动态局部重构密码芯片抗物理攻击设计提供了技术支撑。项目研究过程中,发表学术论文15篇,出版著作1部,申请发明专利6项(美国专利2项),2项专利实现成果转化。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(6)
CDPM: Context-Directed Pattern Matching Prefetching to Improve Coarse-Grained Reconfigurable Array Performance
CDPM:上下文定向模式匹配预取以提高粗粒度可重构阵列性能
  • DOI:
    10.1109/tcad.2017.2748026
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu Leibo;Yang Chen;Yin Shouyi;Wei Shaojun
  • 通讯作者:
    Wei Shaojun
Exploration of Benes Network in Cryptographic Processors: A Random Infection Countermeasure for Block Ciphers Against Fault Attacks
密码处理器中贝尼斯网络的探索:一种针对故障攻击的分组密码随机感染对策
  • DOI:
    10.1109/tifs.2016.2612638
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Information Forensics and Security
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Bo Wang;Leibo Liu;Chenchen Deng;Min Zhu;Shouyi Yin;Zhuoquan Zhou;Shaojun Wei
  • 通讯作者:
    Shaojun Wei
Anole: A Highly Efficient Dynamically Reconfigurable Crypto-Processor for Symmetric-Key Algorithms
Anole:用于对称密钥算法的高效动态可重构加密处理器
  • DOI:
    10.1109/tcad.2018.2801229
  • 发表时间:
    2018-12-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Leibo;Wang, Bo;Wei, Shaojun
  • 通讯作者:
    Wei, Shaojun
DRMaSV: Enhanced Capability Against Hardware Trojans in Coarse Grained Reconfigurable Architectures
DRMaSV:增强粗粒度可重构架构中针对硬件木马的能力
  • DOI:
    10.1109/tcad.2017.2729340
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Leibo;Zhou, Zhuoquan;Mao, Shengyang
  • 通讯作者:
    Mao, Shengyang
Low Area-Overhead Low-Entropy Masking Scheme (LEMS) Against Correlation Power Analysis Attack
针对相关功率分析攻击的低面积开销低熵掩蔽方案 (LEMS)
  • DOI:
    10.1109/tcad.2018.2802867
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    黄海;刘雷波;黄琦欢;陈英杰;尹首一;魏少军
  • 通讯作者:
    魏少军

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其他文献

Optimal Design of a Low-Power, Phase-Switching Modulator for Implantable Medical Applications
用于植入式医疗应用的低功耗相位切换调制器的优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.vlsi.2019.02.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Integration, the VLSI Journal
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李大为;徐小伟;刘雷波;张力
  • 通讯作者:
    张力

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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