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深度學習
芯片安全導論 版權信息
- ISBN：9787115617767
- 條形碼：9787115617767 ; 978-7-115-61776-7
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
芯片安全導論 本書特色
1.專業學者聯袂打造：本書福州大學的三位專業研究人員共同撰寫，他們的研究成果在國內外享有盛譽，確保了本書內容的專業性和前瞻性。
2.全面覆蓋芯片安全領域：不僅詳細介紹了集成電路、生物芯片、人工智能芯片的安全威脅和防范技術，還包括了知識產權保護、硬件木馬預防及檢測等關鍵領域，為讀者提供了一個全面的芯片安全知識體系。
3.原創科研成果與前沿研究相結合：書中不僅包含了作者的原創科研成果，還囊括了其他學者在芯片安全領域的新研究成果，為讀者提供了一個了解行業新動態的窗口。
4.寶貴的中文學習資料：本書匯集了關于芯片安全的寶貴知識，對于涉及人工智能技術相結合的新興攻防技術的人員有非常大的幫助。
5.適合多層次讀者：無論是高年級本科生、研究生，還是芯片及安全領域的愛好者和研究人員，本書都是一本難得的教學參考書和閱讀用書，有助于提升專業技能和深入理解芯片安全的核心概念。
芯片安全導論 內容簡介
本書系統地介紹了網絡物理系統中常見芯片所面臨的安全威脅，涵蓋集成電路、生物芯片、人工智能芯片等常見芯片架構，并從安全角度出發介紹了已有的安全防范技術，包括知識產權保護、硬件木馬預防及檢測等。硬件是網絡物理系統的基礎，芯片是其核心部件，芯片安全對整個網絡空間安全來說至關重要。本書內容全面、技術新穎，不僅包括作者原創科研成果，還囊括其他學者的前沿研究成果。本書在芯片基本知識的基礎上，就現今較優選的研究成果進行歸納總結，對芯片安全領域的學習及研究有重要的啟發意義。 本書的讀者對象主要是網絡空間安全、計算機科學、人工智能、微電子等信息類相關專業的高年級本科生及研究生。本書可以作為高等院校相關專業的教學參考書，也可以作為芯片及安全類興趣愛好者及研究人員的閱讀用書。
芯片安全導論 目錄
第 1章 集成電路基礎 1
1.1 集成電路制作過程 1
1.1.1 集成電路設計 1
1.1.2 集成電路制造 16
1.1.3 集成電路封測 22
1.2 集成電路類型 24
1.2.1 現場可編程門陣列 25
1.2.2 專用集成電路 27
1.2.3 片上系統 28
1.2.4 片上網絡 29
1.2.5 射頻集成電路 31
1.3 集成電路工作環境 34
1.3.1 高溫環境 34
1.3.2 低溫環境 35
1.3.3 海洋環境 35
1.3.4 太空環境 36
參考文獻 36
第 2章 集成電路安全風險 38
2.1 集成電路中的硬件木馬 38
2.1.1 集成電路硬件木馬簡介 39
2.1.2 集成電路硬件木馬結構 40
2.2 硬件木馬檢測技術 41
2.2.1 側信道分析 42
2.2.2 邏輯檢測 58
2.2.3 靜態檢測 62
2.2.4 逆向工程 75
參考文獻 83
第3章 集成電路知識產權保護 85
3.1 知識產權核 85
3.1.1 知識產權核結構 85
3.1.2 知識產權核分類 85
3.1.3 知識產權核的應用 86
3.2 基于物理結構的保護 93
3.2.1 物理不可克隆函數 94
3.2.2 空白填充 97
3.2.3 電路偽裝 98
3.2.4 分割生產 101
3.3 基于邏輯功能的保護法 104
參考文獻 107
第4章 集成電路可靠性問題 110
4.1 設計環節上的可靠性問題 110
4.1.1 靜電放電 111
4.1.2 集成電路互連引線電遷移 115
4.1.3 電磁輻射干擾 117
4.2 制造環節上的可靠性問題 117
4.2.1 制造工藝引起的可靠性問題 117
4.2.2 制造環境引起的可靠性問題 118
4.2.3 制造污染引起的可靠性問題 118
4.3 封裝環節的可靠性問題 120
4.3.1 封裝缺陷問題 121
4.3.2 封裝失效問題 123
4.4 測試環節的可靠性問題 123
4.4.1 可測性設計內容 124
4.4.2 可測性設計優缺點 127
4.5 使用壽命引起的可靠性問題 127
4.5.1 負偏壓溫度不穩定性問題 128
4.5.2 熱載流子注入問題 128
參考文獻 129
第5章 生物芯片基礎 130
5.1 生物芯片的結構 130
5.1.1 數字微流控生物芯片 131
5.1.2 微電極點陣列 132
5.1.3 連續微流控生物芯片 133
5.1.4 完全可編程閥陣列 135
5.2 生物芯片制作過程 138
5.2.1 DMFB設計流程 138
5.2.2 MEDA合成流程 141
5.2.3 CMFB合成流程 142
5.2.4 FPVA設計流程 145
5.3 生物芯片工作原理 145
5.3.1 介質電潤濕 146
5.3.2 基于CMFB的控制原理 148
5.4 生物芯片的應用 151
5.4.1 生化檢測 153
5.4.2 免疫學檢測 154
5.4.3 分子檢測 155
5.4.4 其他檢測方法 156
參考文獻 156
第6章 生物芯片安全風險 160
6.1 攻擊手段 160
6.1.1 影子攻擊 160
6.1.2 篡改樣品濃度攻擊與篡改校準曲線攻擊 162
6.1.3 參數攻擊與污染攻擊 165
6.1.4 轉置攻擊、隧道攻擊和老化攻擊 166
6.1.5 逆向工程攻擊與硬件木馬攻擊 168
6.2 威脅效果 179
6.2.1 拒絕服務 179
6.2.2 功能篡改 180
6.2.3 試劑污染 180
6.2.4 設計盜版 180
6.2.5 讀數偽造 180
6.2.6 信息泄露 180
6.2.7 惡意老化 181
參考文獻 181
第7章 生物芯片安全技術 182
7.1 隨機檢測點技術 182
7.1.1 均勻概率采樣 183
7.1.2 偏移概率函數 183
7.1.3 靜態放置 184
7.1.4 靜態檢測點的時間隨機化 185
7.1.5 局部化檢測方法 185
7.2 知識產權保護技術 186
7.2.1 偽裝技術 186
7.2.2 混淆 187
7.2.3 基于微流體的多路選擇器 189
7.2.4 新的物理不可克隆函數 190
7.2.5 全面的安全系統 193
7.2.6 鎖定生化協議 196
7.2.7 水印技術 198
7.2.8 MEDA的保護技術 199
7.3 未來研究的趨勢與挑戰 201
7.3.1 新材料 202
7.3.2 新架構 203
7.3.3 新環境 203
參考文獻 204
第8章 生物芯片可靠性問題 207
8.1 設計與制造缺陷 207
8.1.1 DMFB的典型缺陷 207
8.1.2 CMFB的典型缺陷 208
8.1.3 MEDA的典型缺陷 209
8.1.4 FPVA的典型缺陷 210
8.2 故障恢復 210
8.2.1 DMFB的故障恢復 210
8.2.2 CMFB的故障恢復 211
8.2.3 MEDA的故障恢復 212
8.2.4 FPVA的故障恢復 213
8.3 錯誤恢復 214
8.3.1 DMFB的錯誤恢復 214
8.3.2 CMFB的錯誤恢復 216
8.3.3 MEDA的錯誤恢復 216
8.3.4 FPVA的錯誤恢復 219
參考文獻 221
第9章 人工智能芯片基礎 223
9.1 人工智能芯片結構 223
9.1.1 基于GPU結構 223
9.1.2 基于FPGA結構 224
9.1.3 基于ASIC結構 225
9.1.4 基于神經擬態結構 225
9.2 人工智能芯片的制作過程 233
9.2.1 設計階段 233
9.2.2 制造階段 234
9.2.3 測試階段 239
9.3 人工智能芯片的工作環境 239
參考文獻 240
第 10章 人工智能芯片安全風險 242
10.1 人工智能芯片硬件木馬介紹 242
10.2 人工智能芯片硬件木馬結構 244
10.2.1 基于非易失性存儲器的硬件木馬 245
10.2.2 基于RRAM的神經形態系統的硬件木馬 250
10.2.3 基于傳統存儲器的硬件木馬 250
參考文獻 253
第 11章 人工智能芯片硬件木馬檢測技術 255
11.1 基于非易失性存儲器的硬件木馬檢測技術 255
11.2 神經形態硬件木馬檢測技術 256
11.3 神經網絡木馬檢測技術 258
參考文獻 259
第 12章 人工智能芯片知識產權保護 260
12.1 知識產權核結構 260
12.2 基于邏輯的混合加密保護法 265
參考文獻 268
1.1 集成電路制作過程 1
1.1.1 集成電路設計 1
1.1.2 集成電路制造 16
1.1.3 集成電路封測 22
1.2 集成電路類型 24
1.2.1 現場可編程門陣列 25
1.2.2 專用集成電路 27
1.2.3 片上系統 28
1.2.4 片上網絡 29
1.2.5 射頻集成電路 31
1.3 集成電路工作環境 34
1.3.1 高溫環境 34
1.3.2 低溫環境 35
1.3.3 海洋環境 35
1.3.4 太空環境 36
參考文獻 36
第 2章 集成電路安全風險 38
2.1 集成電路中的硬件木馬 38
2.1.1 集成電路硬件木馬簡介 39
2.1.2 集成電路硬件木馬結構 40
2.2 硬件木馬檢測技術 41
2.2.1 側信道分析 42
2.2.2 邏輯檢測 58
2.2.3 靜態檢測 62
2.2.4 逆向工程 75
參考文獻 83
第3章 集成電路知識產權保護 85
3.1 知識產權核 85
3.1.1 知識產權核結構 85
3.1.2 知識產權核分類 85
3.1.3 知識產權核的應用 86
3.2 基于物理結構的保護 93
3.2.1 物理不可克隆函數 94
3.2.2 空白填充 97
3.2.3 電路偽裝 98
3.2.4 分割生產 101
3.3 基于邏輯功能的保護法 104
參考文獻 107
第4章 集成電路可靠性問題 110
4.1 設計環節上的可靠性問題 110
4.1.1 靜電放電 111
4.1.2 集成電路互連引線電遷移 115
4.1.3 電磁輻射干擾 117
4.2 制造環節上的可靠性問題 117
4.2.1 制造工藝引起的可靠性問題 117
4.2.2 制造環境引起的可靠性問題 118
4.2.3 制造污染引起的可靠性問題 118
4.3 封裝環節的可靠性問題 120
4.3.1 封裝缺陷問題 121
4.3.2 封裝失效問題 123
4.4 測試環節的可靠性問題 123
4.4.1 可測性設計內容 124
4.4.2 可測性設計優缺點 127
4.5 使用壽命引起的可靠性問題 127
4.5.1 負偏壓溫度不穩定性問題 128
4.5.2 熱載流子注入問題 128
參考文獻 129
第5章 生物芯片基礎 130
5.1 生物芯片的結構 130
5.1.1 數字微流控生物芯片 131
5.1.2 微電極點陣列 132
5.1.3 連續微流控生物芯片 133
5.1.4 完全可編程閥陣列 135
5.2 生物芯片制作過程 138
5.2.1 DMFB設計流程 138
5.2.2 MEDA合成流程 141
5.2.3 CMFB合成流程 142
5.2.4 FPVA設計流程 145
5.3 生物芯片工作原理 145
5.3.1 介質電潤濕 146
5.3.2 基于CMFB的控制原理 148
5.4 生物芯片的應用 151
5.4.1 生化檢測 153
5.4.2 免疫學檢測 154
5.4.3 分子檢測 155
5.4.4 其他檢測方法 156
參考文獻 156
第6章 生物芯片安全風險 160
6.1 攻擊手段 160
6.1.1 影子攻擊 160
6.1.2 篡改樣品濃度攻擊與篡改校準曲線攻擊 162
6.1.3 參數攻擊與污染攻擊 165
6.1.4 轉置攻擊、隧道攻擊和老化攻擊 166
6.1.5 逆向工程攻擊與硬件木馬攻擊 168
6.2 威脅效果 179
6.2.1 拒絕服務 179
6.2.2 功能篡改 180
6.2.3 試劑污染 180
6.2.4 設計盜版 180
6.2.5 讀數偽造 180
6.2.6 信息泄露 180
6.2.7 惡意老化 181
參考文獻 181
第7章 生物芯片安全技術 182
7.1 隨機檢測點技術 182
7.1.1 均勻概率采樣 183
7.1.2 偏移概率函數 183
7.1.3 靜態放置 184
7.1.4 靜態檢測點的時間隨機化 185
7.1.5 局部化檢測方法 185
7.2 知識產權保護技術 186
7.2.1 偽裝技術 186
7.2.2 混淆 187
7.2.3 基于微流體的多路選擇器 189
7.2.4 新的物理不可克隆函數 190
7.2.5 全面的安全系統 193
7.2.6 鎖定生化協議 196
7.2.7 水印技術 198
7.2.8 MEDA的保護技術 199
7.3 未來研究的趨勢與挑戰 201
7.3.1 新材料 202
7.3.2 新架構 203
7.3.3 新環境 203
參考文獻 204
第8章 生物芯片可靠性問題 207
8.1 設計與制造缺陷 207
8.1.1 DMFB的典型缺陷 207
8.1.2 CMFB的典型缺陷 208
8.1.3 MEDA的典型缺陷 209
8.1.4 FPVA的典型缺陷 210
8.2 故障恢復 210
8.2.1 DMFB的故障恢復 210
8.2.2 CMFB的故障恢復 211
8.2.3 MEDA的故障恢復 212
8.2.4 FPVA的故障恢復 213
8.3 錯誤恢復 214
8.3.1 DMFB的錯誤恢復 214
8.3.2 CMFB的錯誤恢復 216
8.3.3 MEDA的錯誤恢復 216
8.3.4 FPVA的錯誤恢復 219
參考文獻 221
第9章 人工智能芯片基礎 223
9.1 人工智能芯片結構 223
9.1.1 基于GPU結構 223
9.1.2 基于FPGA結構 224
9.1.3 基于ASIC結構 225
9.1.4 基于神經擬態結構 225
9.2 人工智能芯片的制作過程 233
9.2.1 設計階段 233
9.2.2 制造階段 234
9.2.3 測試階段 239
9.3 人工智能芯片的工作環境 239
參考文獻 240
第 10章 人工智能芯片安全風險 242
10.1 人工智能芯片硬件木馬介紹 242
10.2 人工智能芯片硬件木馬結構 244
10.2.1 基于非易失性存儲器的硬件木馬 245
10.2.2 基于RRAM的神經形態系統的硬件木馬 250
10.2.3 基于傳統存儲器的硬件木馬 250
參考文獻 253
第 11章 人工智能芯片硬件木馬檢測技術 255
11.1 基于非易失性存儲器的硬件木馬檢測技術 255
11.2 神經形態硬件木馬檢測技術 256
11.3 神經網絡木馬檢測技術 258
參考文獻 259
第 12章 人工智能芯片知識產權保護 260
12.1 知識產權核結構 260
12.2 基于邏輯的混合加密保護法 265
參考文獻 268
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芯片安全導論 作者簡介
董晨，福州大學計算機與大數據學院信息安全與網絡工程系副主任。主要從事集成電路、生物芯片、人工智能芯片的設計及安全研究，同時也關注多機器人系統、人工智能及安全、大數據等方面的研究。 劉西蒙，福州大學研究員、博士生導師，福州大學數學與計算機科學學院院長助理，系統信息安全福建省高校重點實驗室主任，福建省知聯會理事，福建省“閩江學者”特聘教授，福州大學“旗山學者”（海外計劃），福建省引進高層次人才(C類)，IEEE/ACM/CCF會員。主要從事密態計算、密態機器學習、大數據隱私保護、區塊鏈，可搜索加密、公鑰密碼學應用等方面的研究工作；先后主持和參與國家自然科學基金項目5項(含重點項目一項)；已在國內外期刊、會議上發表SCI/EI學術論文250余篇，Google被引3300余次；申請國家發明專利4項。 郭文忠，福州大學教授、博士生導師，CCF高級會員，ACM會員，數學與計算機科學學院院長助理兼信息安全與網絡工程系主任，福建省網絡計算與智能信息處理重點實驗室主任，福州大學新一代網絡技術研究所所長，福建省“網絡計算與網絡內容分析”高校創新團隊方向帶頭人，兼任福建省人工智能學會理事、副秘書長，中國計算機學會青年計算機科技論壇廈門分論壇學術委員。福建省杰出青年科學基金獲得者。 主要從事計算智能的基礎理論研究及其在計算機網絡中的應用研究。近年來，主持包括國家自然科學基金在內的近10項科研項目，參與包括國家自然科學基金、國家科技部產學研項目以及國家863計劃子課題等在內的20多項科研項目，研究成果得到國內外同行專家的高度評價，獲2013年福建省科學技術進步二等獎、2008年福建省科學技術進步三等獎和福州大學高等教育教學成果一等獎各1項，并申請發明專利8項，獲授權軟件著作權6項。在國內外學術期刊發表學術論文180多篇，在國際會議上發表學術論文50多篇，其中SCI收錄20篇，EI收錄71篇。
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