Hardware Security Primitive Design, Simulation, and Evaluation

Abstract

Este proyecto se puede dividir en dos grandes partes. En primer lugar, el desarrollo de un algoritmo genético en python con el objetivo de generar circuitos polimórficos, explorando su funcionalidad. Para ello, se evolucionarán varios circuitos mediante este algoritmo y se mostrará su proceso y funcionalidad. Se tratará de optimizar su eficiencia lo máximo posible especialmente para circuitos del tipo mencionado.

Entre los circuitos desarrollados, se desarrolla un flip-flop tipo D cuyo comportamiento varía dependiendo del voltaje que se le suministre, a un voltaje menor a 0.9 voltios se comportará como un flip-flop normal, sin embargo, si se eleva el voltaje por encima de 1.1 voltios el comportamiento cambiará para que el flip-flop deje de guardar la información cuando el reloj tenga como valor 0. Está será la base de la segunda parte del proyecto. Esto se debe a que este comportamiento se utilizará para prevenir ataques físicos que utilicen la manipulación del suministro del voltaje como herramienta para obtener información confidencial. Es una forma innovadora de evitar estos ataques y que presenta mejoras ante otras soluciones, ya que mediante un flip-flop polimórfico no es necesario un sensor que vaya midiendo el voltaje suministrado, sino que el mismo circuito polimórfico lo tiene ya integrado.

This project can be divided into two main parts. First, the development of a genetic algorithm in Python with the objective of generating polymorphic circuits, exploring its functionality. For this purpose, several circuits will be evolved using this algorithm and its process and functionality will be shown. We will try to optimize its efficiency as much as possible especially for circuits of the mentioned type.

Among the developed circuits, a D type flip-flop is developed whose behavior varies depending on the voltage supplied to it, at a voltage lower than 0.9 volts it will behave as a normal flip-flop, however, if the voltage is raised above 1.1 volts the behavior will change so that the flip-flop will stop saving the information when the clock has a value of 0. This will be the basis of the second part of the project. This is because this behavior will be used to prevent physical attacks that use the manipulation of the voltage supply as a tool to obtain confidential information. It is an innovative way to prevent these attacks and that presents improvements over other solutions, since by means of a polymorphic flip-flop is not necessary a sensor that is measuring the voltage supplied, but the same polymorphic circuit has it already integrated.