关键词:
硬件安全
故障注入攻击对策
故障注入检测
RISC-V处理器
指令扩展
摘要:
针对处理器运行时受到故障攻击出现的数据流错误,提出了一种面向RISC-V处理器微架构的模式可配置故障注入检测方法。该方法基于RISC-V指令集架构,利用其可扩展性添加带模式配置的自定义算术逻辑运算指令和控制与状态寄存器,以软硬件结合的方式同时实现算术逻辑运算和故障注入检测。在软件层面,通过写寄存器指令将配置信息写入自定义的控制与状态寄存器,配置自定义指令的故障注入检测模式,包括信息冗余和时间冗余2种故障注入检测模式及其参数;在硬件层面,实现了支持模式可配置故障注入检测方法的RISC-V处理器微架构。采用仿真器命令模拟故障注入,验证扩展后的RISC-V处理器的功能正确性与故障注入检测能力。实验结果表明:当信息冗余模式和时间冗余模式的应用频率相同时,模式可配置方法相较于单信息冗余方法,平均故障检测率提高13.34%,引入4.4%的平均资源开销;相较于单时间冗余方法,降低了8.24%的平均时间开销,故障检测率降低了13.33%。所提模式可配置方法可以实现故障检测率和时间开销的折中,适用于不同安全性和性能需求的应用场景。