基于状态映射的AES算法硬件混淆设计

来源：电子与信息学报杂志2018年第3期北京时间：

作者：张跃军, 潘钊, 汪鹏君, 丁代鲁, 李刚

单位：1.(宁波大学电路与系统研究所 宁波 315211)

摘要：代码混淆利用系统自身逻辑来保护内部重要信息和关键算法，常用于软件代码的安全防护，确保开发者和用户的利益。如何在硬件电路上实现混淆、保护硬件IP核的知识产权，也是亟待解决的问题。该文通过对硬件混淆和AES算法的研究，提出一种基于状态映射的AES算法硬件混淆方案。该方案首先利用冗余和黑洞两种状态相结合的状态映射方式，实现有限状态机的混淆；然后，采用比特翻转的方法，实现组合逻辑电路的混淆；最后，在SMIC 65 nm CMOS工艺下设计基于状态映射的AES算法硬件混淆电路，并采用Toggle、数据相关性和代码覆盖率等评价硬件混淆的效率和有效性。实验结果表明，基于状态映射的AES算法硬件混淆电路面积和功耗分别增加9%和16%，代码覆盖率达到93%以上。

关键词：状态映射, 代码混淆, AES算法, 逆向工程, IP核安全

基金资助：浙江省自然科学基金(LY18F040002)，国家自然科学基金(61404076, 61474068)，浙江省公益项目(2015C31010, 2016C 31078)，宁波市自然科学基金(2014A610148, 2015A610107)，王宽诚幸福基金