HDLC IP核的形式化验证

目前,高级数据链路控制(High-Level Data Link Control, HDLC)协议控制器在航天型号中依然应用广泛,通常以IP核的形式被集成在通信部件中。但是近年,多个经过仿真验证的HDLC IP核在航天型号运行过程中出现了触发概率极小的功能错误,导致数据帧丢失、通信功能失效甚至任务失败。在仅依靠仿真无法保证验证充分性的背景下,采用形式化验证方法进行功能验证。本文依据HDLC国际标准分析同步传输模式关键功能,将关键功能拆分为属性描述,并根据属性编写断言,从而建立HDLC协议同步传输模式关键功能用例集,并以正在航天型号中使用的某HDLC IP核为例,使用形式化验证工具进行验证实验,发现了此前从未发现的两处设计缺陷。针对这些设计缺陷,分析了其触发原理和可能造成的危害。     

时序电路的形式化证明

对硬件的形式化验证是硬件验证的一个发展方向,形式化验证一个时序电路就是证明电路的实现是否满足他的规格描述.本文提出了用等式逻辑ε的一个公式Ws来表示电路的实现,用Tempura的程序B表示对该电路的特性描述.公式B（∈）P引入来证明电路的正确性,这里P是电路的初始状态,是从Ws中抽取的,另外还要从Ws提取输出等式.这样,一旦证明了B（∈）P,就能证明实现满足规格描述.最后,给出了一个例子来说明此证明方法.     

IP核评测流程的研究

对于系统芯片设计，IP的质量是至关重要的。要对口进行质量评估，首先要有一套相应的评测标准、评估方法学和评测流程。因此提出了一种基于第三方评测机构的IP核评测流程．从口核工业界标准，口核静态性能方面研究了口性能测试技术、相关算法和工具。     

基于多级协同混淆的硬件IP核安全防护设计

传统硬件混淆从物理级、逻辑级、行为级等进行单层次混淆,没有发挥多级协同优势,存在安全隐患.该文通过对物理版图、电路逻辑和状态跳变行为的关系研究,提出多级协同混淆的硬件IP核防护方法.该方案首先在自下而上协同混淆中,采用虚拟孔设计版图级伪装门的方式进行物理-逻辑级混淆,采用过孔型物理不可克隆函数(PUF)控制状态跳变的方式实现物理-行为级混淆;然后,在自上而下协同混淆中,利用密钥控制密钥门进行行为-逻辑级混淆,利用并行-支路混淆线的方法完成行为-物理级混淆;最后提出混淆电路在网表的替换机制,设计物理-逻辑-行为的3级协同混淆,实现多级协同混淆的IP核安全防护.ISCAS-89基准电路测试结果表明,在TSMC 65 nm工艺下,多级协同混淆IP核在较大规模测试电路中的面积开销占比平均为11.7％,功耗开销占比平均为5.1％,正确密钥和错误密钥下的寄存器翻转差异低于10％,所提混淆方案可有效抵御暴力攻击、逆向工程、SAT等攻击.     

基于多级协同混淆的硬件IP核安全防护设计

传统硬件混淆从物理级、逻辑级、行为级等进行单层次混淆,没有发挥多级协同优势,存在安全隐患.该文通过对物理版图、电路逻辑和状态跳变行为的关系研究,提出多级协同混淆的硬件IP核防护方法.该方案首先在自下而上协同混淆中,采用虚拟孔设计版图级伪装门的方式进行物理-逻辑级混淆,采用过孔型物理不可克隆函数(PUF)控制状态跳变的方...     

IP软核测试策略及验证方法研究

近年来随着科技的不断进步和发展,集成电路的也在不断发展,呈现出来愈加复杂的趋势,所以芯片的设计也不断的出现了功能的增强、集成程度的提高的发展的趋势。系统芯片SoC成为当下主流的趋势下,IP核也在飞速发展。IP核也就是知识产权IP,分为软核IP、固核IP、硬核IP,其中软核IP以其灵活性高的优点,在复杂的设计中有较强的优势。但是在IP软核的实际应用中,也存在很大的困难和挑战,因此为了能更好的对IP软核进行应用,对IP核进行测试和验证具有重大的意义。文中通过对IP软核的特点进行概述,进而对IP软核的测试和验证方法进行研究,提出方案,以促进IP软核的应用及发展。     

基于ACSL的密码软件形式化验证方法

在分析通用软件形式化验证方法的基础上,这里设计提出了一种专门针对密码软件安全性的形式化验证方法。该方法采用ACSL（ANSI/ISO C Specification Language）语言对密码软件的安全性进行形式化描述,并采用自动证明与辅助证明相结合的方法,能够对软件的实现是否满足了对安全性至关重要的一些密码学特性进行有效验证。还以一个开源openssl实现中RC4算法的软件实现部分为例,给出了对其保险性进行验证的过程与步骤,结果表明了该方法的有效性。     

基于路径延时匹配的硬件IP核知识产权保护方法

随着集成电路产业的迅速发展,集成电路设计的安全性越来越受重视,电路设计盗用等知识产权(IP)侵权行为严重损害了设计者和消费者的权益,阻碍了集成电路产业的发展。本文提出了一种有效保护IP核的方法,通过设计一个保护电路,控制功能电路运行结果的输出,在消费者未取得合法授权时,功能电路无法正常工作,从而达到了保护电路的目的。本文将该保护方法运用在实际的电路上,进行仿真并验证了该方法的有效性。     

基于VMM方法学的算法IP验证环境

随着集成电路的发展和芯片设计复杂度的快速提升,芯片验证的难度不断加大。有统计数据表明,近70％-80％的设计时间都花费在芯片验证中。VMM是synopsys公司推出的一套基于System Verilog 的方法学,而今已经成为芯片验证的主流方法学。以VMM方法学为基础,FFT／IFFT模块验证为实例,介绍了利用VMM方...     

基于UVM的AXI总线验证IP设计

基于UVM技术设计了可用于验证AXI总线协议的验证IP,对支持AXI4接口的Block RAM IP进行了验证,并构建了多Master和多Slave互联模拟验证平台,验证多AXI设备互联场景。设计了三种类型的测试用例(随机测试、基础测试和错误测试),并通过统计功能覆盖率来评估验证的完整性。验证结果表明,该验证IP功能正确,可满足对AXI总线的验证要求,功能覆盖率达到100%。     

微内核架构内存管理的形式化设计和验证方法研究

由于巨大的规模和复杂性,操作系统的设计和实现的正确性很难用传统的定量方法来描述.本文阐述对微内核操作系统的形式化设计和验证的方法.在汇编层利用非确定性自动机对系统进行形式化建模,并使用Hoare三元组描述模块接口函数的前后置条件,作为函数正确性的定义.以实现的VSOS（Verified Secure Operating System）内存管理模块为例,在Isabelle/HOL定理证明器环境中对建立的内存管理模型和系统行为的操作语义进行形式化描述,并对内存管理模块的设计和实现的正确性进行验证.结果表明,这一方法是可行的和高效的.     

图像处理算法IP核的异构验证框架

图像处理算法IP核的验证是SoC和FPGA在机器视觉领域应用的关键.为了提高验证时效性,本文基于ARM+ FPGA异构平台,联合上位机软件,针对图像处理算法IP核设计了一种兼具泛用型、实时性和敏捷性的验证框架.验证框架通过ARM处理器与上位机建立千兆以太网通信,实现测试激励和测试响应的实时传输,使用FPGA以兼容多类型...     

一种基于事务的IP功能验证环境

介绍了对事务级验证方法提出了一种基于事务的IP功能验证环境，加入断言技术，并应用于实际项目。实验结果表明，该验证平台具有较高的自动化程度和较快的错误定位机制，可以极大地提高验证效率。     

基于正交混淆的多硬件IP核安全防护设计

为了解决集成电路设计中多方合作的成员信息泄漏问题,该文提出一种基于正交混淆的多硬件IP核安全防护方案。该方案首先利用正交混淆矩阵产生正交密钥数据,结合硬件特征的物理不可克隆函数(PUF)电路,产生多硬件IP核的混淆密钥;然后,在正交混淆状态机的基础上,实现多硬件IP核的正交混淆安全防护算法;最后,利用ISCAS-85基准电路和密码算法,验证正交混淆方法的有效性。在台湾积体电路制造股份有限公司(TSMC) 65 nm工艺下测试正交混淆的多硬件IP核方案,正确密钥和错误密钥下的Toggle翻转率小于5%,在较大规模的测试电路中面积和功耗开销占比小于2%。实验结果表明,采用正交混淆的方式能够提高多硬件IP核的安全性,可以有效防御成员信息泄漏、状态翻转率分析等攻击。     

基于用户的IP核评测方法

在SoC设计中,IP的使用可以缩短设计周期、降低设计风险,已经成为SoC设计不可缺少的部分.IP共性技术,包括IP保护、IP评测是IP核使用中面临的重要问题.针对以上两个问题提出了综合的解决方案,提出了在IP打包过程中对IP进行评测的方法,搭建了兼容主流EDA工具的IP打包评测平台,并在此平台上完成了一款8051核的打包评测.     

基于FPGA和Matlab的IP核设计方法

为了简化IP核的设计过程,本文介绍了一种基于FPGA的中值滤波算法的IP核实现方法.针对FPGA 的特点对实现方法进行了研究,从而简化了复杂算法的IP核设计问题.实验结果表明,该IP核设计方法具有设计周期短,可靠性高等特点.     

基于多维结构特征的硬件木马检测技术

硬件木马是第三方知识产权(IP)核的主要安全威胁,现有的安全性分析方法提取的特征过于单一,导致特征分布不够均衡,极易出现较高的误识别率.该文提出了基于有向图的门级网表抽象化建模算法,建立了门级网表的有向图模型,简化了电路分析流程;分析了硬件木马共性特征,基于有向图建立了涵盖扇入单元数、扇入触发器数、扇出触发器数、输入拓扑深度、输出拓扑深度、多路选择器和反相器数量等多维度硬件木马结构特征;提出了基于最近邻不平衡数据分类(SMOTEENN)算法的硬件木马特征扩展算法,有效解决了样本特征集较少的问题,利用支持向量机建立硬件木马检测模型并识别出硬件木马的特征.该文基于Trust_Hub硬件木马库开展方法验证实验,准确率高达97.02％,与现有文献相比真正类率(TPR)提高了13.80％,真负类率(TNR)和分类准确率(ACC)分别提高了0.92％和2.48％,在保证低假阳性率的基础上有效识别硬件木马.     

后量子基于验证元的三方口令认证密钥交换协议

针对服务器直接以明文的方式存储口令,存在服务器泄露的风险,基于两方的基于格的口令认证密钥交换(PAKE)协议不适用于大规模通信系统的问题,提出了一种格上基于验证元的三方口令认证密钥交换协议.通过随机口令哈希方案生成验证元,并结合口令策略检查机制实现口令的检查,利用基于格的CCA安全公钥加密体制构造一个新的基于验证元的3...     

基于多维结构特征的硬件木马检测技术

硬件木马是第三方知识产权(IP)核的主要安全威胁,现有的安全性分析方法提取的特征过于单一,导致特征分布不够均衡,极易出现较高的误识别率.该文提出了基于有向图的门级网表抽象化建模算法,建立了门级网表的有向图模型,简化了电路分析流程;分析了硬件木马共性特征,基于有向图建立了涵盖扇入单元数、扇入触发器数、扇出触发器数、输入拓...     

基于B方法验证技术的应用研究

形式化B方法建立在严格的数学基础上,通过严格的验证技术证明其正确性,尤其对大型复杂系统的描述是非常有用和正确的。用形式化B方法描述了免疫系统的两个因子网络模型,然后通过严格和精确的验证技术:类型检查和证明义务的给出,证明了抽象机的正确性。