硬件木马问题已成为信息安全防护中必须考虑的重要问题,随着集成电路的迅速发展,芯片已经应用到人类生活的各个方面,因此,保证芯片的安全对国家的政治经济发展、国防建设和百姓的信息财产安全都至关重要。因此,开展基于边信道分析的硬件木马检测技术意义重大。本文重点研究了不同工艺偏差下基于边信道分析的硬件木马检测方法,并提出了可以降低工艺噪声和数据冗余的功耗数据处理方法,这种方法可以有效提高木马电路的信噪比,同时对提高木马激活概率的方法展开了深入研究,用以辅助边信道分析技术检测。本文研究的主要内容如下:1.模拟不同工艺偏差对电路的影响。研究了工艺偏差对电路功耗和延时的影响,通过修改工艺库的高斯参数,设置了三种工艺偏差,对应的电流偏差(Current Variation,CV)分别为±2%,±5%和±7%,其中±5%是SMIC 130nm工艺库提供的最大偏差。采用基于蒙特卡罗仿真的工艺偏差模拟方法对四种电路和对应的木马电路进行平均瞬态电流分析,当CV为±7%时,可以检测的最小木马面积为2%;CV为±5%时,可以检测的最小木马面积为1.5%;CV为±2%时,可以检测的最小木马面积为0.8%,检测效率很低,说明了工艺偏差的存在对硬件木马的检测产生了极大的干扰。2.基于功耗分析的硬件木马检测的数据处理方法研究。建立了适用于信号特征提取的木马检测模型,重点研究了K-L变换和马氏距离分析的数据降维降噪方法,两种方法进行结合可以有效提高木马电路的信噪比。实验结果表明,与未处理的功耗数据相比,处理后的原始电路数据和木马电路数据分离度明显提高,当CV为±7%时和±5%时,可以检测的最小木马面积为0.6%;CV为±2%时,可以检测的最小木马面积为0.34%。3.提高硬件木马激活概率的方法研究。通过分析影响木马激活概率的因素,在电路中插入一种可以提高木马激活概率的结构,并改进了该结构的插入算法,减少了该结构对电路面积的影响,最大面积优化率达到44.8%。经仿真和功耗分析证明,在电路面积增加不超过0.44%的前提下,该结构可使电路所有节点的翻转率提高到阈值(thP)以上,增大了木马电路内部节点的翻转概率,增大了木马电路被激活的概率,缩短了木马电路的激活时间,使得木马电路功耗对电路总功耗的贡献率平均提高了0.39%,从而有效辅助基于边信道分析的硬件木马检测技术研究。