Водяной знак оборудования - Hardware watermarking

Водяной знак оборудования, также известный как Водяной знак IP ядра это процесс встраивания скрытых меток в качестве атрибутов проекта внутрь самого аппаратного обеспечения или IP-ядра. Аппаратные водяные знаки могут представлять собой водяные знаки либо ядер DSP (широко используемых в устройствах бытовой электроники), либо комбинационных / последовательных схем. Обе формы аппаратных водяных знаков очень популярны. В DSP Core Watermarking секретный знак встроен в логические элементы самого DSP Core. DSP Core Watermark обычно внедряет этот секретный знак в виде надежной подписи либо в дизайн RTL, либо во время дизайна High Level Synthesis (HLS). Процесс создания водяных знаков в ядре DSP использует структуру High Level Synthesis и внедряет секретную метку в одну (или несколько) фаз синтеза высокого уровня, таких как планирование, выделение и привязка. Водяные знаки ядра DSP используются для защиты ядра DSP от аппаратных угроз, таких как IP-пиратство, подделка и ложное заявление о праве собственности.[1][2][3][4] Некоторые примеры ядер DSP: КИХ-фильтр, БИХ-фильтр, БПФ, ДПФ, JPEG, HWT и т. Д. Некоторые из наиболее важных свойств процесса нанесения водяных знаков ядра ЦОС следующие: (а) Низкая стоимость внедрения (б) Секретная метка (c ) Низкое время создания (d) Высокая устойчивость к взлому (e) Отказоустойчивость.[5][6]

Процесс нанесения водяных знаков на оборудование

Водяные знаки аппаратного или IP-ядра в контексте DSP / мультимедийных ядер значительно отличаются от водяных знаков изображений / цифрового контента. IP-ядра обычно имеют сложный размер и характер и, следовательно, требуют очень сложных механизмов для имплантации подписей в их дизайн без нарушения функциональности. Любое небольшое изменение в функциональности IP-ядра делает бесполезным процесс установки водяных знаков оборудования. Такова чувствительность этого процесса. Аппаратные водяные знаки[7][8][9] может выполняться двумя способами: (а) однофазное нанесение водяных знаков, (б) многофазное нанесение водяных знаков.

Однофазный процесс нанесения водяных знаков

Как следует из названия, в одноэтапном процессе нанесения водяных знаков секретные метки в виде дополнительных ограничений вставляются на определенном этапе уровня абстракции дизайна. Среди всего дизайнерского уровня абстракции Автоматизация электронного проектирования процесс вставки ограничений водяных знаков в Синтез высокого уровня всегда выгодно, особенно если у приложений есть сложные алгоритмы (например, Цифровой сигнальный процессор, Медиа-процессор ). Фаза распределения регистров Синтез высокого уровня - одно из популярных мест, где вставляются ограничения однофазного водяного знака. В основном секретные метки вставляются на этапе распределения регистров с использованием концепции Раскраска графика, где каждое дополнительное ограничение добавляется как дополнительное ребро графа. Более того, дополнительные ограничения сопоставляются с закодированной переменной для обеспечения еще одного уровня безопасности. В процессе двоичного кодирования[2] подпись предоставляется в виде 0 и 1; где каждая цифра указывает на декодированные ограничения. В процессе кодирования с несколькими переменными [3][7] подпись предоставляется в виде четырех различных переменных, а именно. «Я», «Т», «Я», «!».

Многоэтапный процесс нанесения водяных знаков

Как следует из названия, в многоэтапном процессе создания водяных знаков дополнительные ограничения вставляются на нескольких этапах определенного уровня абстракции дизайна. Например, в Синтез высокого уровня планирование, выделение оборудования и выделение регистров используются для вставки водяного знака. Основная проблема многофазного процесса нанесения водяных знаков - это зависимость между дополнительными ограничениями нескольких фаз. В идеальном сценарии ограничения водяных знаков каждой фазы не должны зависеть друг от друга. Другими словами, если каким-то образом ограничения водяных знаков конкретной фазы изменяются или удаляются, это не должно влиять на ограничения других фаз. В процессе многофазного кодирования [1][4] подпись предоставляется в виде семи различных переменных, а именно. 'α', 'β', 'γ' 'i', 'T', 'I', '!'; где γ вставляет водяной знак на этапе планирования, α и β вставляет водяной знак на этапе выделения оборудования, i, T, I и! вставить водяной знак на этапе распределения регистров.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Анирбан Сенгупта, Дипанджан Рой, Сараджу П. Моханти, «Трехфазный водяной знак для многоразовой защиты IP-ядра во время синтеза архитектуры», IEEE Transactions on Computer Aided Design of Integrated Circuits & Systems (TCAD), Volume: 37, Issue: 4, April 2018 , стр. 742 - 755
  2. ^ а б Ф. Кушанфар, И. Хонг и М. Потконяк, «Методы поведенческого синтеза для защиты интеллектуальной собственности», ACM Trans. Des. Автомат. Электрон. Syst., Vol. 10, No. 3, 2005, pp. 523-545
  3. ^ а б Анирбан Сенгупта, Дипанджан Рой «Дизайн набора микросхем IP с учетом защиты от пиратства для устройств CE: надежный подход к нанесению водяных знаков», IEEE Consumer Electronics, том: 6, выпуск: 2, апрель 2017 г., стр. 118–124
  4. ^ а б Анирбан Сенгупта, Саумья Бхадаурия, «Исследование недорогого оптимального водяного знака для многократно используемых IP-ядер во время синтеза высокого уровня», IEEE Access Journal, том: 4, выпуск: 99, стр. 2198-2215, май 2016 г.
  5. ^ Анирбан Сенгупта, Саумья Бхадаурия «Защита IP-ядра CDFG с использованием надежных водяных знаков во время поведенческого синтеза на основе ограничения ресурсов пользователя и фактора развертывания цикла», IET Electronics Letters, Vol. 52 No. 6 pp. 439-441, March 2016
  6. ^ Анирбан Сенгупта, Дипанджан Рой «Автоматизированная недорогая методология создания водяных знаков на основе планирования для современных инструментов синтеза высокого уровня САПР» Elsevier Journal of Advances in Engineering Software, том 110, август 2017, стр. 26-33
  7. ^ а б Дипанджан Рой, Анирбан Сенгупта «Симметричная защита многоразового IP-ядра с низкими накладными расходами с использованием надежных отпечатков пальцев и водяных знаков во время синтеза высокого уровня», Elsevier Journal on Future Generation Computer Systems, том 71, июнь 2017 г., стр. 89–101
  8. ^ Анирбан Сенгупта, Саумья Бхадаурия, Сараджу Моханти «Встраивание недорогих оптимальных водяных знаков во время синтеза высокого уровня для защиты многоразового IP-ядра», Proc. 48-го Международного симпозиума IEEE по схемам и системам (ISCAS), Монреаль, май 2016 г., стр. 974 - 977
  9. ^ С.П. Моханти, А. Сенгупта, П. Гутуру и Э. Кугианос, «Все, что вы хотите знать о водяных знаках: от бумажных знаков до защиты оборудования», IEEE Consumer Electronics, том 7, выпуск 3, июль 2017 г., стр. 83- -91