硬件木马是一种在电路中人为植入的具有特定恶意目的的电路,硬件木马可能造成电路的秘密信息泄露,芯片功能被破坏甚至使芯片功能失效,将会给社会的经济与安全带来巨大威胁,因此研究硬件木马检测技术对于现代信息安全至关重要。本文利用旁路信号分析技术,提出了一种基于温度传感器的硬件木马检测方法,能够检测出对电路功耗影响较大的硬件木马电路。本文主要工作如下:1.从芯片稳定工作的温度特征与硬件木马激活后的电路温度特征着手,利用仿真工具得到电路木马激活前后温度热图,分析了木马激活对电路温度特征的影响。为了利用功耗特征检测硬件木马,设计了一种温度传感器,植入电路中,构建温度传感器网络,监测电路的温度和功耗变化。2.针对旁路信号分析方法检测硬件木马需要黄金芯片做参考,本文采用一种自相似的解决方案,在芯片内部相似结构(存储单元,数据通道,功能模块等)中植入温度传感器,比较在相同的激励条件下,相似结构之间的温度差异,通过温度传感器的输出频率变化来量化表征温度变化。这种方法可以有效降低外模工艺扰动造成的干扰。3.针对旁路信号分析方法受工艺扰动影响大的问题,对所提出温度传感器进行抗工艺扰动设计,相比于其他类型传感器,所设计的温度传感器对工艺扰动不敏感。对于实验数据采用简单异常值分析与差值分析比对两个相似结构的频率差异以实现硬件木马的检测。该方法既可以有效克服工艺扰动的影响,又不需要黄金模型,温度传感器输出频率的工艺扰动波动范围为-5%～9%。在SMIC 180nm CMOS工艺下对高级加密标准(AES)电路的木马检测仿真实验表明该方法可以检测出占宿主电路规模0.43%的硬件木马。