本發(fā)明涉及RTL級(jí)代碼安全性分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于遞歸下降算法的RTL級(jí)硬件木馬檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)發(fā)生的“斯諾登棱鏡門(mén)”和“伊朗震網(wǎng)”等事件表明集成電路內(nèi)的硬件木馬可以作為一種武器來(lái)進(jìn)行信息戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)，甚至物理摧毀軍事裝備與關(guān)鍵設(shè)施，嚴(yán)重威脅著國(guó)家安全。隨著集成電路設(shè)計(jì)的日益復(fù)雜，制造成本日趨高昂，集成電路產(chǎn)業(yè)正朝著全球化合作的趨勢(shì)發(fā)展，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，集成電路仍將面對(duì)來(lái)源眾多的且不可控的第三方IP，國(guó)外的EDA軟件，以及不可控的晶圓制造的威脅。在這些環(huán)節(jié)中，集成電路很可能被人為惡意的修改形成后門(mén)漏洞。因此，需采取有效措施來(lái)對(duì)集成電路內(nèi)的硬件木馬進(jìn)行有效識(shí)別，保證集成電路的安全可信。

國(guó)內(nèi)外對(duì)硬件木馬檢測(cè)的研究都是針對(duì)純硬件的木馬檢測(cè)方法，目前主要有破壞性檢測(cè)，系統(tǒng)運(yùn)行檢測(cè)，邏輯測(cè)試和旁路分析四種。其中研究最多的就是基于旁路分析的硬件木馬檢測(cè)方法。旁路分析是利用芯片工作時(shí)的旁路信息(如電磁輻射，電流或者電路延時(shí)等信息)來(lái)對(duì)木馬進(jìn)行檢測(cè)。其原理是因?yàn)殡娐分兄踩氲挠布抉R會(huì)對(duì)芯片的一些旁路信號(hào)，如電流，頻率或路徑延時(shí)產(chǎn)生影響，因此通過(guò)觀察芯片的旁路信號(hào)并與原始芯片的旁路信息作比較，進(jìn)而檢測(cè)出芯片中是否有硬件木馬的存在。對(duì)電路進(jìn)行基于旁路分析的硬件木馬檢測(cè)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以使硬件木馬在不被觸發(fā)的情形下被檢測(cè)出來(lái)，但是其也有顯著的缺點(diǎn)，即當(dāng)待測(cè)電路的規(guī)模很大，電路內(nèi)部被植入的硬件木馬的規(guī)模很小，一些旁路信息，比如電流和路徑延時(shí)，其變化幅度極小，考慮到測(cè)量過(guò)程中引入的噪聲，以及芯片制造過(guò)程中由于工藝漂移帶來(lái)的噪聲，這種極小的旁路信號(hào)變化將無(wú)法被實(shí)際測(cè)量出來(lái)或者即使被測(cè)量出來(lái)也難以確定是由于硬件木馬引起的，還是由于測(cè)量噪聲、工藝漂移噪聲引起的。

芯片在進(jìn)行RTL設(shè)計(jì)時(shí)，由于設(shè)計(jì)疏忽或者不善，有可能形成能夠被人惡意利用的漏洞，例如可以被利用的直接訪問(wèn)電路內(nèi)部機(jī)密信息的測(cè)試端口，電路內(nèi)部從安全區(qū)域到非安全區(qū)域的信號(hào)直接傳輸?shù)?。但針?duì)RTL級(jí)或者門(mén)級(jí)的代碼安全性研究基本處于空白，因此針對(duì)上述這一類設(shè)計(jì)缺陷，開(kāi)展安全路徑驗(yàn)證技術(shù)，檢測(cè)RTL代碼中是否存在可被外部非法訪問(wèn)，以及不符合安全規(guī)則定義的路徑，保障RTL代碼中不含有這種隱藏的可以泄露電路內(nèi)部機(jī)密信息的路徑，具有一定的可行性和現(xiàn)實(shí)意義。為了保障芯片在主要的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上都能防御后門(mén)漏洞，降低芯片受到的安全性威脅，有必要開(kāi)發(fā)芯片代碼級(jí)安全性分析與檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種基于遞歸下降算法的RTL級(jí)硬件木馬檢測(cè)方法，該方法是針對(duì)指定類型的RTL代碼級(jí)硬件木馬，相對(duì)于傳統(tǒng)的在芯片上檢測(cè)硬件木馬的方法，大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間，能夠快速有效的檢測(cè)出RTL代碼級(jí)硬件木馬，并準(zhǔn)確定位木馬所在位置，提高了工作效率。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于遞歸下降算法的RTL級(jí)硬件木馬檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法是根據(jù)木馬模型設(shè)計(jì)RTL代碼規(guī)則，指定詞語(yǔ)類型，包括模塊聲明詞、模塊結(jié)束聲明詞、信號(hào)聲明詞、邏輯功能塊聲明詞、中間詞和終結(jié)詞，對(duì)RTL文件采用遞歸下降算法進(jìn)行分析，找到符合規(guī)則的木馬模塊。

進(jìn)一步地，該檢測(cè)方法的具體步驟如下：

(1)從RTL文件第一行開(kāi)始按行讀取內(nèi)容，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，分析完成后，返回行位置，再讀取下一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，直到讀完RTL文件；其中取詞進(jìn)行分析是指對(duì)詞語(yǔ)類型進(jìn)行判斷，當(dāng)詞為模塊聲明詞時(shí)，進(jìn)入模塊分析；

(2)模塊分析時(shí)，讀一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，分析完后，返回行位置，再讀取下一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，重復(fù)操作直到詞為模塊結(jié)束聲明詞，結(jié)束當(dāng)前模塊分析循環(huán)；其中取詞進(jìn)行分析是指對(duì)詞語(yǔ)根據(jù)詞類型進(jìn)行不同處理，若詞為信號(hào)聲明詞，則進(jìn)入構(gòu)建信號(hào)集合方法，若詞為邏輯功能塊聲明詞，則進(jìn)入邏輯功能分析，若詞為模塊結(jié)束聲明詞，則結(jié)束當(dāng)前模塊分析循環(huán)；

(3)邏輯功能分析時(shí)，讀一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，當(dāng)詞為中間詞時(shí)，繼續(xù)往下按行讀語(yǔ)句、取詞，直到獲取的詞為終結(jié)詞；獲取的詞為終結(jié)詞時(shí)，進(jìn)入終結(jié)詞分析模塊，若滿足是木馬條件，終結(jié)詞所在RTL代碼模塊是木馬模塊，否則終結(jié)詞所在RTL代碼模塊不是木馬模塊。

進(jìn)一步地，步驟(1)、(2)、(3)中讀取的一行內(nèi)容不包含注釋語(yǔ)句，每讀取一行語(yǔ)句，行位置標(biāo)記往后一行，一次分析RTL文件每行必須且只讀一次。

進(jìn)一步地，步驟(1)、(2)、(3)中對(duì)讀取的內(nèi)容取詞是指對(duì)讀取的內(nèi)容，獲取一個(gè)詞語(yǔ)或符號(hào)；第一次對(duì)語(yǔ)句取詞時(shí)，獲得第一個(gè)詞，之后每次對(duì)該語(yǔ)句取詞，獲得上次取詞的下一個(gè)詞。

進(jìn)一步地，步驟(2)中構(gòu)建信號(hào)集合方法是將信號(hào)聲明詞聲明的信號(hào)添加到一個(gè)集合中，組成所在模塊的信號(hào)集合。

進(jìn)一步地，步驟(3)中的終結(jié)詞分析模塊是指根據(jù)木馬規(guī)則對(duì)語(yǔ)句進(jìn)行分析，判斷是否符合木馬規(guī)則。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)制定代碼規(guī)則，尋找指定類型的硬件木馬，相對(duì)于傳統(tǒng)的在芯片上檢測(cè)硬件木馬的方法，大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間，能夠快速有效的檢測(cè)出RTL代碼級(jí)硬件木馬，并準(zhǔn)確定位木馬所在位置，提高了工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明檢測(cè)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所列舉的實(shí)施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明提供了一種基于遞歸下降算法的RTL級(jí)硬件木馬檢測(cè)方法，根據(jù)木馬模型設(shè)計(jì)RTL代碼規(guī)則，指定詞語(yǔ)類型，包括模塊聲明詞、模塊結(jié)束聲明詞、信號(hào)聲明詞、邏輯功能塊聲明詞、中間詞和終結(jié)詞，對(duì)RTL文件進(jìn)行分析，找到符合規(guī)則的木馬模塊。

本發(fā)明檢測(cè)方法的流程如圖1所示，包括如下步驟：

步驟1：從RTL文件第一行開(kāi)始按行讀取內(nèi)容，所得到的內(nèi)容為該行去掉注釋語(yǔ)句的內(nèi)容，每讀取一行語(yǔ)句，行位置標(biāo)記到下一行。

對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，即對(duì)詞語(yǔ)類型進(jìn)行判斷，當(dāng)詞為模塊聲明詞時(shí)，進(jìn)入模塊分析，分析完成后，返回行位置；為其他詞類型時(shí)不進(jìn)行處理。繼續(xù)讀取下一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，直到讀完該RTL文件；一次分析過(guò)程中RTL文件每行必須且只讀一次。

步驟2：模塊分析時(shí)，讀一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，分析完后，返回行位置，再讀取下一行語(yǔ)句，對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，重復(fù)以上操作直到詞為模塊結(jié)束聲明詞，結(jié)束當(dāng)前模塊分析循環(huán)。

取詞進(jìn)行分析是指根據(jù)詞類型進(jìn)行不同處理，若詞為信號(hào)聲明詞，則進(jìn)入構(gòu)建信號(hào)集合方法，即將信號(hào)聲明詞聲明的信號(hào)添加到一個(gè)集合中，組成所在模塊的信號(hào)集合；若為邏輯功能塊聲明詞，進(jìn)入邏輯功能分析，若詞為模塊結(jié)束聲明詞，結(jié)束當(dāng)前模塊分析循環(huán)。

步驟3：邏輯功能分析時(shí)，讀一行語(yǔ)句并對(duì)讀取的內(nèi)容取詞進(jìn)行分析，當(dāng)詞為中間詞時(shí)，繼續(xù)往下按行讀語(yǔ)句、取詞，直到獲取的詞為終結(jié)詞。

獲取的詞為終結(jié)詞時(shí)，進(jìn)入終結(jié)詞分析模塊，若滿足是木馬模塊條件，該終結(jié)詞所在RTL代碼模塊是木馬模塊；否則該終結(jié)詞所在RTL代碼模塊不是木馬模塊。

其中終結(jié)詞分析模塊是指根據(jù)木馬規(guī)則對(duì)語(yǔ)句進(jìn)行分析，判斷是否符合木馬規(guī)則。

上述步驟1、2、3中對(duì)讀取的內(nèi)容取詞，是指對(duì)讀取的內(nèi)容，獲取一個(gè)詞語(yǔ)或符號(hào)；第一次對(duì)語(yǔ)句取詞時(shí)，獲得第一個(gè)詞，之后每次對(duì)該語(yǔ)句取詞，獲得上次取詞的下一個(gè)詞。

本發(fā)明的實(shí)施例選擇一份可處理的RTL文件來(lái)進(jìn)行硬件木馬檢測(cè)，該RTL文件的內(nèi)容如下：

對(duì)上述RTL文件的檢測(cè)方法為：首先確定要查找的硬件木馬類型，如要查找累加器模塊實(shí)現(xiàn)的時(shí)間炸彈時(shí)，要查找的模塊為累加器，那么需要了解累加器代碼規(guī)則；然后定義各類別詞語(yǔ)集合，定義模塊聲明詞‘module’，模塊結(jié)束聲明詞‘endmodule’，信號(hào)聲明詞為‘input’、‘output’和‘reg’，進(jìn)入模塊的邏輯功能塊聲明詞‘a(chǎn)lways’和‘a(chǎn)ssign’，‘if’、‘else’和‘begin’為中間詞，模塊中所有定義的信號(hào)為終結(jié)詞。

從頭開(kāi)始對(duì)上述文件進(jìn)行分析，第一行內(nèi)容為注釋，讀取內(nèi)容為空，讀取下一行內(nèi)容也為空，往下讀取代碼直到第16行，讀取該行代碼得到的內(nèi)容非空，得到內(nèi)容為：

module top(clk，rst，din，dout1，dout2，dout3)；

對(duì)這行語(yǔ)句取詞，第一次取詞‘module’，第二次取詞‘top’，第三次取詞‘(’，獲得‘(’。

取詞得到‘module’為模塊聲明詞，定義了‘top’模塊，進(jìn)入模塊分析。

模塊分析時(shí)，讀一行語(yǔ)句，得到內(nèi)容為：

input clk；

對(duì)這行語(yǔ)句取詞，得到‘input’為信號(hào)聲明詞，定義了信號(hào)‘clk’，將信號(hào)‘clk’添加到一個(gè)模塊‘top’的信號(hào)集合。往下按行讀取RTL代碼，第19到28的非空行都是添加信號(hào)到模塊的信號(hào)集合。

第31行語(yǔ)句取詞，得到‘a(chǎn)lways’為邏輯功能塊聲明詞，進(jìn)入邏輯功能分析。讀一行語(yǔ)句取詞為‘if’，為中間詞，往下讀語(yǔ)句取詞，得到‘count1’為模塊中定義的信號(hào)，符合是終結(jié)詞的條件，對(duì)這行語(yǔ)句進(jìn)行分析，賦值信號(hào)不包含終結(jié)詞信號(hào)，不符合木馬條件。繼續(xù)往下讀語(yǔ)句，取詞‘else’為中間詞，讀下一行語(yǔ)句，對(duì)讀取內(nèi)容取詞，得到‘count1’為模塊中定義的信號(hào)，符合是終結(jié)詞的條件，對(duì)這行語(yǔ)句進(jìn)行分析，賦值信號(hào)包含終結(jié)詞信號(hào)和加運(yùn)算，符合木馬條件，則第31到35行描述的邏輯功能塊可能有木馬電路。到此行時(shí)，該邏輯功能模塊讀取結(jié)束，返回模塊分析。當(dāng)分析到第56行時(shí)，取詞為‘endmodule’，是模塊結(jié)束聲明詞，結(jié)束當(dāng)前模塊分析循環(huán)，進(jìn)入步驟1中文件分析，直到RTL文件結(jié)束。