基于eFPGA的数据路径重构技术用于处理器IP保护

《IEEE Access》：eFPGA-Based Datapath Redaction for Processor IP Protection

　　

摘要：

逻辑锁定和基于eFPGA的改写方法已成为保护外包制造过程中硬件知识产权（IP）的具有前景的安全设计方法。虽然以往的研究主要集中在特定应用的IP上，但保护通用系统（如具有定制数据路径扩展的处理器）方面的研究仍然不足。这种环境尤其具有挑战性，因为在设计时工作负载是未知的，并且对保护机制引入的错误具有不同的容忍度，这使得评估有效的IP保护变得复杂。在这项工作中，我们提出了一种基于eFPGA的改写方法PreLock，用于保护处理器的数据路径IP。PreLock用紧凑的eFPGA结构替换选定的数据路径组件，从而在包括高容错性应用在内的各种工作负载下导致明显的功能和性能下降。我们研究了三种操作类型，并系统地分析了在以往研究中被忽视的配置参数和成本相关指标的影响。此外，我们在多种攻击模型下进行了全面的安全性分析，以确定在满足给定安全要求的同时最小化实现成本的配置。基于这些结果，我们制定了配置调整的原则性策略，并概述了未来朝着更有效的硬件IP保护安全设计解决方案发展的方向。