用于安全外包芯片制造的逻辑锁定：一种新攻击与可证明安全的防御机制

芯片设计者将芯片制造外包给外部代工厂，但面临知识产权被盗的风险。逻辑锁定是一种有前景的缓解此威胁的方案，它向芯片添加额外的逻辑门（密钥门）和输入（密钥位），使得仅当应用正确的密钥（仅设计者知晓而代工厂不知）时芯片才能正确工作。在本文中，我们指出了所有现有逻辑锁定方案中的一个新漏洞。先前对逻辑锁定的攻击假设攻击者除了能获得锁定芯片的设计外，还能访问芯片的工作副本。我们的攻击不需要工作副本，但仅从锁定芯片的设计中便成功恢复了相当大比例的密钥位。通过实验，我们在专为逻辑综合研究定制的基准测试套件中的八个大型基准电路上，针对两种不同的逻辑锁定方案证明了我们攻击的成功。然后，为解决此漏洞，我们开启了可证明安全的逻辑锁定机制研究。据我们所知，我们首次形式化了逻辑锁定安全性的精确概念。我们确立，任何在我们定义下安全的锁定过程都保证能抵御我们的反综合攻击以及所有其他已知的此类攻击。接着我们设计了一种新的逻辑锁定过程Meerkat，它保证锁定芯片不泄露关于密钥或设计者预期功能的任何信息。Meerkat背后的一个主要见解是，通过简约有序二叉决策图（ROBDDs）的布尔功能规范表示可被有效利用来提供安全性。我们分析了Meerkat的安全属性及其带来的开销。因此，我们的工作对数字集成电路安全的基础与实践均作出了贡献。