Hardwarové vodoznaky - Hardware watermarking

Hardwarové vodoznaky, také známý jako Vodoznak IP jádra je proces vkládání skrytých značek jako atributů designu do samotného designu hardwaru nebo IP jádra. Hardwarové vodoznaky mohou představovat vodoznaky buď DSP jader (široce používané v zařízeních spotřební elektroniky), nebo kombinačních / sekvenčních obvodů. Obě formy hardwarového vodoznaku jsou velmi populární. V DSP Core Watermarking je tajná značka vložena do logických prvků samotného DSP Core. DSP Core Watermark obvykle implantuje tuto tajnou značku ve formě robustního podpisu buď v designu RTL, nebo během designu High Level Synthesis (HLS). Proces vodoznaku DSP Core využívá rámec syntézy na vysoké úrovni a implantuje tajnou značku do jedné (nebo více) fází syntézy na vysoké úrovni, jako je plánování, přidělování a vazba. DSP Core Watermarking se provádí k ochraně jádra DSP před hardwarovými hrozbami, jako je pirátství IP, padělání a falešné tvrzení o vlastnictví.[1][2][3][4] Některé příklady DSP jader jsou FIR filtr, IIR filtr, FFT, DFT, JPEG, HWT atd. Několik nejdůležitějších vlastností procesu vodoznaku jádra DSP jsou následující: (a) Nízké náklady na vložení (b) Tajná značka (c ) Nízká doba vytvoření (d) Silná tamper tolerance (e) Tolerance chyb.[5][6]

Proces hardwarového vodoznaku

Vodoznaky hardwaru nebo IP jádra v kontextu DSP / Multimedia Cores se výrazně liší od vodoznaku obrázků / digitálního obsahu. IP jádra jsou obvykle složitá co do velikosti a povahy, a proto vyžadují vysoce sofistikované mechanismy pro implantaci podpisů do jejich designu bez narušení funkčnosti. Jakákoli malá změna ve funkčnosti jádra IP činí proces vodoznaku hardwaru marným. Taková je citlivost tohoto procesu. Hardwarové vodoznaky[7][8][9] lze provést dvěma způsoby: (a) Jednofázový vodoznak, (b) Vícefázový vodoznak.

Jednofázový proces vodoznaku

Jak název napovídá, v jednofázovém procesu vodoznaku jsou tajné značky ve formě dalších omezení vloženy do konkrétní fáze úrovně návrhové abstrakce. Mezi úrovní abstrakce všech návrhů Automatizace elektronického designu proces vkládání omezení vodoznaku v Syntéza na vysoké úrovni je vždy výhodné, zejména tam, kde aplikace mají složité algoritmy (např Procesor digitálního signálu, Mediální procesor ). Fáze přidělování registrů Syntéza na vysoké úrovni je jedním z populárních míst, kde jsou vložena omezení jednofázového vodoznaku. Většinou se tajné značky vkládají do fáze přidělování registrů pomocí konceptu Barvení grafu, kde je každé další omezení přidáno jako další okraj grafu. Kromě toho jsou další omezení mapována s kódovanou proměnnou pro zajištění další vrstvy zabezpečení. V procesu binárního kódování[2] podpis je poskytován ve formě 0 a 1; kde každá číslice označuje dekódovaná omezení. V procesu kódování s více proměnnými [3][7] podpis je poskytován ve formě čtyř různých proměnných, viz. „i“, „T“, „já“, „!“.

Vícefázový proces vodoznaku

Jak název napovídá, v procesu vícefázového vodoznaku jsou další omezení vložena do více fází konkrétní úrovně abstrakce návrhu. Například v Syntéza na vysoké úrovni pro vložení vodoznaku se používá plánování, alokace hardwaru a alokace registrů. Hlavní výzvou procesu vícefázového vodoznaku je závislost mezi dalšími omezeními více fází. V ideálním scénáři by omezení vodoznaku každé fáze neměla na sobě navzájem záviset. Jinými slovy, pokud se nějakým způsobem naruší nebo odstraní omezení vodoznaku určité fáze, nemělo by to ovlivnit omezení jiných fází. Ve vícefázovém procesu kódování [1][4] podpis je poskytován ve formě sedmi různých proměnných, viz. 'α', 'β', 'γ' 'i', 'T', 'I', '!'; kde γ vloží vodoznak ve fázi plánování, α a β vloží vodoznak do fáze alokace hardwaru, i, T, I a! vložte vodoznak do fáze přidělování registrů.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Anirban Sengupta, Dipanjan Roy, Saraju P Mohanty, „Triple-Phase Watermarking for Reusable IP Core Protection during Architecture Synthesis“, IEEE Transactions on Computer Aided Design of Integrated Circuits & Systems (TCAD), Volume: 37, Issue: 4, April 2018 , str. 742 - 755
  2. ^ A b F. Koushanfar, I. Hong a M. Potkonjak, „Techniky syntézy chování pro ochranu duševního vlastnictví“, ACM Trans. Des. Autom. Elektron. Syst., Sv. 10, č. 3, 2005, s. 523-545
  3. ^ A b Anirban Sengupta, Dipanjan Roy „Anti-Piracy aware IP Chipset Design for CE Devices: Robust Watermarking Approach“, IEEE Consumer Electronics, svazek: 6, vydání: 2, duben 2017, str. 118 - 124
  4. ^ A b Anirban Sengupta, Saumya Bhadauria, „Exploring Low Cost Optimal Watermark for Reusable IP Cores during High Level Synthesis“, IEEE Access Journal, Volume: 4, Issue: 99, pp. 2198 - 2215, květen 2016
  5. ^ Anirban Sengupta, Saumya Bhadauria „Ochrana IP jádra CDFG pomocí robustního vodoznaku během syntézy chování na základě omezení zdrojů uživatele a faktoru rozvinutí smyčky“, IET Electronics Letters, sv. 52 No. 6 pp. 439-441, březen 2016
  6. ^ Anirban Sengupta, Dipanjan Roy „Metodika automatizovaného nízkonákladového plánování vodoznaků pro moderní CAD nástroje na vysoké úrovni syntézy“ Elsevier Journal of Advances in Engineering Software, svazek 110, srpen 2017, str. 26-33
  7. ^ A b Dipanjan Roy, Anirban Sengupta „Nízká režijní symetrická ochrana opakovaně použitelného jádra IP pomocí robustního otisku prstu a vodoznaku během syntézy na vysoké úrovni“, Elsevier Journal on Future Generation Computer Systems, svazek 71, červen 2017, str. 89–101
  8. ^ Anirban Sengupta, Saumya Bhadauria, Saraju Mohanty „Vložení nízkonákladového optimálního vodoznaku během syntézy na vysoké úrovni pro opětovně použitelnou ochranu jádra IP“, Proc. 48. IEEE Int'l Symposium on Circuits & Systems (ISCAS), Montreal, květen 2016, str. 974 - 977
  9. ^ SP Mohanty, A. Sengupta, P. Guturu a E. Kougianos, „Vše, co chcete vědět o vodoznaku: od papírových značek po ochranu hardwaru“, IEEE Consumer Electronics, svazek 7, číslo 3, červenec 2017, str. 83- -91