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FPGA配置数据流的安全性研究

颜丽  
【摘要】: 由于利用FPGA实现系统设计比传统的基于专用集成电路的设计实现速度快、成本低,对于基于FPGA设计的安全性和知识产权保护问题的研究越来越受到广泛的关注。本文主要研究基于SRAM的FPGA设计的安全和知识产权保护技术,设计能有效保护配置数据流安全的FPGA结构。 本文首先研究对只含一个配置数据流文件的FPGA系统加以保护的安全FPGA结构。与通用FPGA相比,安全FPGA结构嵌入一个解密机制,即解密器模块和密钥存储器模块。在此安全结构上,进一步对包含多个配置数据流文件的动态重构系统的安全进行研究。根据基于SRAM的FPGA支持部分重构、动态重构和自重构的特性,本文提出了有效保护动态重构系统的配置数据流安全的FPGA结构。该安全体系结构使用嵌入式微处理器控制自重构,使用有限状态机来判断配置数据流是否加密,使用安全算法的IP核生成解密电路。然后,使用Xilinx公司的Virtex-ⅡPro对所设计的安全FPGA结构进行了实验验证。实验表明采用安全自重构平台(Security Self-ReconfigurationPlatform,SSRP)结构的FPGA系统能够有效地防止配置数据流暴露造成的系统安全隐患和知识产权泄露问题。


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