新一代硬件安全技術 The Next Era in Hardware Security: A Perspective on Emerging Technologies for Secure Electronics

新一代硬件安全技術

商品描述

本書全面涵蓋了硬件安全概念，這些概念源自新型邏輯與存儲設備及其相關架構的獨特特性。本書聚焦將設備 的特性（如多功能性、運行時多態性、內在熵、非線性、異構集成的便捷性、防篡改性等）映射到其所助力實現的安全基元上，這些安全基元包括靜態和動態偽裝、真隨機數生成、物理不可克隆函數、大規模安全異構系統以及防篡改存儲器。本書還深入探討了幾種設備技術，這些技術能夠提供諸如自旋電子開關、憶阻器、矽納米線晶體管和鐵電器件等關鍵特性，以滿足安全基元和方案的需求。同時，針對每一種概述的安全應用，本書都給出了詳細的案例研究。總體而言，本書全面剖析了新型設備中發掘出的 潛力的特性如何推動硬件安全的進步，而這些特性恰恰是傳統CMOS器件所不具備的。

作者簡介

Nikhil Rangarajan，紐約大學阿布紮比分校工程系的傑出學者，以其在非易失性存儲器（NVM）技術和硬件安全領域的創新研究而廣受讚譽。作為該領域的領軍人物，他提出了一種基於磁電反鐵磁體的新型安全、防篡改非易失性存儲器技術——SMART技術，這一突破性成果不僅提高了存儲密度、降低了功耗，還顯著增強了數據的安全性。Satwik Patnaik，美國德克薩斯農工大學電氣與計算機工程系的傑出學者，以其在硬件安全領域的深入研究和創新成果而廣受讚譽。作為該領域的領軍人物之一，他致力於探索硬件系統中的安全漏洞與防禦機制，為提升電子設備的整體安全性做出了重要貢獻。Johann Knechtel，紐約大學阿布紮比分校工程系的傑出學者，是硬件安全領域備受矚目的研究專家。他以其深厚的學術背景和 的研究成果，在硬件安全及相關新興技術領域內享有極高的聲譽。Shaloo Rakheja，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校霍洛尼亞克微納技術實驗室的傑出研究者，同時也是硬件安全領域備受尊敬的學者。她的研究旨在通過創新的微納技術手段，提升硬件系統的安全性和可靠性，為應對日益覆雜的硬件安全挑戰提供了新思路和解決方案。Ozgur Sinanoglu，紐約大學阿布紮比分校工程系的傑出教授，是硬件安全及VLSI（超大規模集成）電路設計領域的 學者。在硬件安全方面，他深入探索了硬件木馬檢測、硬件安全驗證、可信硬件設計等領域，為學術界和工業界提供了寶貴的理論指導和實踐經驗。

目錄大綱

譯者序
推薦序
前言
第1章 硬件安全概貌
1.1 硬件安全基礎
1.1.1 運行時數據安全
1.1.2 確保硬件的完整性與機密性
1.2 CMOS技術在硬件安全方面的局限性
1.3 新興技術的內在特性
1.3.1 可重構性
1.3.2 運行時多態性
1.3.3 非線性和本征熵
1.3.4 異構物理集成
1.3.5 抗篡改性與抗側信道攻擊性
1.4 本章小結
參考文獻
第2章 靜態偽裝的可重構性
2.1 引言
2.2 用於靜態偽裝的可重構新型器件
2.3 典型多功能器件
2.3.1 全自旋邏輯器件
2.3.2 矽納米線場效應晶體管
2.3.3 二維器件
2.4 案例研究：使用巨型自旋霍爾效應器件進行靜態偽裝
2.4.1 GSHE開關的表征與比較
2.4.2 安全分析
2.5 本章小結
參考文獻
第3章 基於運行時多態的動態偽裝
3.1 引言
3.2 使用多態器件實現動態偽裝
3.3 典型多態器件
3.3.1 磁邏輯器件
3.3.2 疇壁器件
3.3.3 基於拓撲絕緣體的器件
3.4 案例研究：用磁旋邏輯器件實現動態偽裝
3.4.1 MESO器件基礎
3.4.2 MESO門的功能多態性
3.4.3 針對不可信代工機構的動態偽裝
3.4.4 針對不可信測試機構的動態偽裝
3.4.5 針對不可信終端用戶的動態偽裝
3.5 本章小結
參考文獻
第4章 物理不可克隆函數的非線性特性
4.1 引言
4.2 基於新興技術的物理不可克隆函數的特性
4.3 典型PUF器件
4.3.1 憶阻器
4.3.2 碳納米管器件
4.3.3 3D集成
4.3.4 光學器件
4.4 案例研究：等離子增強的光學物理不可克隆函數
4.4.1 關於器件物理學的探索
4.4.2 概念
4.4.3 評估
4.5 本章小結
參考文獻
第5章 真隨機數生成器的本征熵
5.1 引言
5.2 構建基於新型器件的真隨機數生成器
5.3 典型真隨機數生成器
5.3.1 鐵電場效應晶體管
5.3.2 擴散憶阻器
5.3.3 自旋骰子
5.4 案例研究：用於TRNG的進動納磁切換
5.4.1 熵源
5.4.2 實現方案
5.4.3 隨機性和性能基準
5.5 本章小結
參考文獻
第6章 用異構的2.5D和3D集成保護硬件與數據安全
6.1 引言
6.2 異構2.5D和3D集成的概念
6.3 用於硬件安全的2.5D和3D集成
6.3.1 硬件的機密性與完整性
6.3.2 運行時數據安全
6.4 案例研究Ⅰ：用於知識產權保護和木馬防護的3D集成
6.4.1 3D集成對安全性和實用性的影響
6.4.2 知識產權保護的方法
6.4.3 知識產權保護的結果分析
6.4.4 防止針對性木馬植入的方法
6.4.5 防止針對性木馬植入的結果
6.5 案例研究Ⅱ：用2.5D集成技術來保護針對不可信芯粒的系統級操作
6.5.1 2.5D信任根的概念和背景
6.5.2 2.5D信任根的架構和實現
6.5.3 實驗評估
6.6 本章小結
參考文獻
第7章 基於新興技術的防篡改硬件
7.1 引言
7.2 防篡改邏輯和存儲技術概述
7.3 防篡改硬件的典型實現
7.3.1 基於保護塗層的防讀硬件
7.3.2 基於碳納米管傳感器的加密應用
7.3.3 3D硬件籠箱
7.4 案例研究：基於安全磁電反鐵磁體的防篡改非易失性存儲器
7.4.1 SMART的構造和工作原理
7.4.2 基於SMART的安全存儲
7.5 本章小結
參考文獻
第8章 新興技術對側信道攻擊的抵禦
8.1 引言
8.2 新興技術可提供的內生防禦措施
8.3 抵禦側信道攻擊的典型實現
8.3.1 全自旋邏輯
8.3.2 憶阻器
8.3.3 矽納米線場效應晶體管
8.4 案例研究Ⅰ：負電容場效應晶體管對功耗側信道攻擊的影響
8.4.1 NCFET的功耗
8.4.2 功耗側信道評估的CAD流程
8.4.3 實驗評估
8.5 案例研究Ⅱ：3D集成對熱側信道攻擊的影響
8.5.1 熱側信道
8.5.2 方法
8.5.3 評估實驗
8.6 本章小結
參考文獻
附錄
附錄A s-LLGS方程
附錄B NIST SP 800-22統計測試套件
附錄C 關於k-security現有技術的局限性和進展狀況

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