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第一篇 芯核水印技术基础1

1 绪论2

1.1 研究意义2

1.2 研究背景4

1.3 研究现状6

1.3.1 FPGA芯核水印技术6

1.3.2 FSM芯核水印技术9

1.3.3 可测试芯核水印技术10

1.4 本书主要工作及结构11

2 IP水印技术概述18

2.1 数字IP设计基础18

2.1.1 IP的定义和分类18

2.2.2 FPGA概述21

2.2.3 FPGA内部结构23

2.2.4 FPGA的基本开发流程27

2.2 数字IP水印概念29

2.2.1 数字芯核水印特点32

2.2.2 面临的困难和挑战36

2.3 数字芯核版权保护技术38

2.3.1 芯片标签加密技术39

2.3.2 PUF物理版权保护技术40

2.4 数字芯核水印检测技术43

2.4.1 数字芯核水印检测需求分析43

2.4.2 芯核水印安全检测分析44

2.4.3 水印性能的评估45

2.5 工程设计流程与开发环境46

2.5.1 ISE的设计流程46

2.5.2 Modelsim的功能仿真48

2.5.3 FPGA综合工具Synplify49

2.6 本章小结51

第二篇 芯核水印关键技术53

3 基于混沌映射技术的芯核水印方案55

3.1 引言55

3.2 混沌理论数学模型57

3.3 混沌映射的芯核水印化过程58

3.3.1 LUT水印嵌入原理59

3.3.2 混沌芯核水印嵌入60

3.3.3 混沌芯核水印提取61

3.4 性能分析及仿真62

3.4.1 性能分析62

3.4.2 实验仿真63

3.5 实验结果比较64

3.5.1 资源开销性能65

3.5.2 物理布局性能66

3.6 本章小结68

4 基于FSM特征的芯核水印方案69

4.1 引言69

4.2 问题描述和定义71

4.3 水印嵌入原理72

4.4 FSM芯核水印实现过程75

4.5 FSM芯核水印设计实例77

4.5.1 水印生成77

4.5.2 水印嵌入78

4.5.3 水印提取79

4.5.4 水印验证80

4.6 算法性能分析81

4.6.1 安全性81

4.6.2 可检测性82

4.7 实验结果分析与比较84

4.7.1 仿真测试结果分析84

4.7.2 抗攻击性能分析85

4.7.3 测试结果比较与评估87

4.8 本章小结88

5 现场可测试多扫描链芯核水印方案90

5.1 引言90

5.2 向量相关度数学模型91

5.3 多扫描链芯核水印方法95

5.3.1 总体设计思想95

5.3.2 多扫描链水印结构96

5.4 多扫描链芯核水印算法设计98

5.4.1 多扫描链芯核水印嵌入98

5.4.2 多扫描链芯核水印检测101

5.5 实验结果及性能分析103

5.5.1 资源开销验证103

5.5.2 可靠性实验分析107

5.5.3 抗攻击性能109

5.6 本章小结110

6 高容量FPGA芯核水印方案112

6.1 设计目标112

6.2 相关数学模型建立113

6.2.1 精简压缩模型113

6.2.2 分散隐藏策略模型114

6.3 芯核水印算法流程115

6.4 基本算法116

6.4.1 芯核水印生成算法117

6.4.2 芯核水印加密算法118

6.4.3 芯核水印预处理算法120

6.4.4 算法的实现过程121

6.4.5 芯核水印嵌入算法122

6.4.6 芯核水印提取算法127

6.5 算法分析129

6.5.1 可信度分析129

6.5.2 透明性分析130

6.5.3 性能开销分析130

6.6 实验结果130

6.6.1 仿真测试结果130

6.6.2 物理布局结果131

6.7 性能分析与比较132

6.7.1 水印容量132

6.7.2 额外开销133

6.7.3 安全性分析136

6.8 本章小结136

第三篇 IP水印检测与认证方案139

7 基于零知识证明协议的芯核水印盲检测方案141

7.1 引言141

7.2 零知识交互证明ZKP协议143

7.2.1 初始化阶段143

7.2.2 鉴别阶段143

7.2.3 完备性、公正性和零知识性证明144

7.3 零知识芯核水印算法146

7.3.1 零知识水印生成147

7.3.2 零知识水印嵌入148

7.3.3 零知识水印提取148

7.4 基于零知识证明协议的芯核水印盲检测算法149

7.4.1 整体置乱149

7.4.2 分块置乱151

7.4.3 水印检测153

7.4.4 算法性能分析156

7.5 实验结果及分析157

7.5.1 水印检测稳定性分析157

7.5.2 安全分析160

7.6 本章小结163

8 基于隐秘内容自恢复机制的芯核水印认证方案164

8.1 引言164

8.2 双重IP水印生成165

8.3 自恢复数学模型166

8.3.1 恢复原理166

8.3.2 映射关系167

8.4 自恢复双重芯核水印认证方法设计168

8.4.1 双重水印嵌入168

8.4.2 双重水印提取170

8.4.3 双重水印恢复170

8.5 实验结果分析与比较172

8.5.1 算法安全性能分析172

8.5.2 物理布局效果图174

8.5.3 水印嵌入容量175

8.5.4 水印自恢复能力评估176

8.6 本章小结177

第四篇 数字IP水印实例设计与实现179

9 数字IP水印原型系统180

9.1 测试环境设置181

9.2 混沌IP水印181

9.3 时间约束IP水印183

9.4 自恢复双重芯核水印系统186

9.5 零知识芯核水印认证系统190

9.6 系统性能分析测试195

9.7 本章小结197

结束语198

参考文献200