一种受CRISPR-Cas启发的FPGA器件硬件木马检测机制

近年来，随着半导体供应链全球化以及第三方IP（知识产权）使用增加所带来的担忧，硬件安全日益凸显其重要性。木马检测对于确保系统具备机密性、完整性和可用性至关重要。现有的FPGA（现场可编程门阵列）器件硬件木马检测方法包括测试时方法、实现前方法和运行时方法。前两类方法提供了检测部分木马的有效途径；然而，木马可能被专门设计以规避测试时或实现前的检测，这使得运行时检测成为更具吸引力的选项。由于部署在FPGA上的大量关键系统难以或需高昂代价才能退出运行，木马的运行时检测与清除极具价值。硬件系统与自然系统之间可作诸多类比，其中一例将硬件攻击与生物攻击相类比。我们提出一种受CRISPR-Cas（成簇规律间隔短回文重复序列）启发的FPGA硬件木马检测方法。文中讨论了1-E型CRISPR-Cas机制的基本原理，并对其进行仿真以预测遗传信息在该生物系统中的流动。利用该系统的基本结构，我们提出了一种新颖的运行时木马检测方法CADEFT（基于CRISPR-Cas的FPGA木马检测算法）。探讨了不同层次的FPGA应用设计流程，并提议在比特流层级实现CADEFT，以监控配置比特流及FPGA的运行时属性。CADEFT的灵活性源于CRISPR-Cas机制能够识别相似但此前未见、可能对系统构成威胁的模式。