面向物联网应用的SoC安全检查架构设计

闫华钰，陈 岚，佟 鑫，李 莹

（1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.中国科学院大学，北京 100049）

0 概述

物联网技术的不断发展可实现自动驾驶、智能家居和可穿戴等设备的互联，为人们提供更加便捷的生活方式。麦肯锡2019年度研究报告指出，2015年有250亿部联网设备，预计到2025年将超过500亿部［1］。物联网设备通常由一个或多个SoC组成，一般包含系统感知和用户隐私等关键信息。近年来，以RISC-V为代表的开源硬件的提出突破了传统硬件架构授权的限制，进一步促进了物联网设备的创新和发展，但由于开源硬件缺少安全保护机制，使其硬件安全隐患更为突出，如硬件木马可对加密核进行攻击以获取密钥，或对外设接口进行攻击，造成外设接口的功能被破坏［2］，尤其是利用运行时条件触发的系统级攻击，很难通过传统测试方法进行检测和防御。

目前，虽然已有一些电路硬件安全检测方法，但其主要集中在设计制造过程中［3-4］，缺乏有效的电路运行时安全检查方法。片上在线安全检查是指在芯片设计时加入安全检查功能，使其能够在部署实现后对芯片进行运行时安全检查，并在发现安全问题时及时响应，这对于SoC全周期安全具有重要意义。本文面向物联网设备应用，针对片上资源和系统级攻击的特点，设计系统级安全策略及可迁移、可扩展和内容可配置的检查架构，并基于RISC-V的SoC环境验证所设计检查架构的有效性。

1 SoC安全检查方法

传统运行时检测方法包括内建自测试方法和信息流追踪方法。……