一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法技术

本发明专利技术公开了一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法，以电路的热效应为基础，通过电路控制信号对专用设计电路的状态进行调整，使得专用电路自发热形成特定变化的热分布，从而将控制信息加密非线性映射为热分布，并对热分布的信息表示进行乱序排列，进一步提高信息映射的复杂度。对热分布信息反映射进行数据提取是借助热成像仪对热分布成像进行的，获得嵌入在其中的关键信息。本发明专利技术以FPGA作为原型验证平台，基于FPGA电路工作产生过程中自激发热的效应，该方法实现了从控制信息非线性映射到热成像信息的过程。实现了从电路控制信息到热分布再到关键信息的非线性加密映射与解密机制实现信息保护，为实现安全信息传输提供了新方案。供了新方案。供了新方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法


[0001]本专利技术涉及信息处理
，尤其涉及一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法。

技术介绍

[0002]基于FPGA的信息隐藏方法实现了从配置文件到热成像再到最终信息的双重隐藏，将FPGA的配置文件经过处理后，作为信息隐藏的载体，经过正确配置后的FPGA会发热产生特定温度图作为信息隐蔽的第二载体。基于芯片的热分布的信息表示方法，能够通过芯片的热成像图有效提取读出经过特定设计的芯片中所表达的信息。传统的对称密钥加密的非线性变换方法，多是通过增加非线性运算的次数，来提供安全映射的s盒。本质上是基于数学关系的函数映射，破解机制上有迹可循。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是要提供一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0005]本专利技术包括以下步骤：
[0006]S1：首先对芯片进行物理区域分块划分，并在每个物理区域内布置一定数量的发热单元；
[0007]S2：以自定义的方式对各个发热单元进行乱序分配，根据自定义的编码分配对输入的控制信号进行映射调整，控制信号输入控制单元使各物理区域发热程度即温度不同生成预设的热成像图；
[0008]S3：信息提取者借助热成像仪对芯片的温度分布进行检测，根据物理区域提取各个点温度，并将各区域温度与各阈值比较，得到各点相对应的编码值；
[0009]S4：根据相应的发热单元分布分配，将各发热单元对应的编码值进行排序得到最终映射的关键信息。
[0010]所述步骤S2中控制信号位宽为16bit的数据，将空间区域划分为4
×
4共16块，这16块空间单元由左至右，由上及下依次表示对应的1位数据。
[0011]所述发热单元为环形振荡器，所述环形振荡器的设置深度为1。
[0012]所述控制单元将输入的加密控制信息进行译码作为地址，从而读取存储单元相应地址内储存的数据，并将读出的数据再次译码得到相应的热点单元控制信息。
[0013]本专利技术以电路的热效应为基础，通过对芯片电路进行专用设计，使得电路在专用加密控制信息的控制下发热形成特定变化的热分布图像，热点规划分布为乱序，以此提高映射关系的维度，借助热成像仪对热分布图像进行信息读取，获得嵌入在其中的关键信息，以此实现信息加密非线性映射与提取。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术是一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法，与现有技术相比，本
专利技术基于电路的自热效应，实现了多重的信息加密非线性映射，只有专专用电路的拥有者才能正确的对信息进行读取，增加了对信息读取者的身份验证，提高了信息映射的安全性。本专利技术以FPGA作为原型验证平台，基于FPGA电路工作产生过程中自激发热的效应，对该方法进行应用，实现了从控制信息非线性映射到热成像信息的过程。本专利技术提出的方法实现了从电路控制信息到热分布再到关键信息的非线性加密映射与解密机制，以新颖的映射思路实现信息保护，为实现安全信息传输提供了新方案。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的非线性映射系统数据流图；
[0017]图2是本专利技术的专用电路设计流程图；
[0018]图3是本专利技术的发热单元布局规划图；
[0019]图4是本专利技术深度为1的环形振荡器；
[0020]图5是本专利技术控制单元电路架构图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0022]本专利技术提出的基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法以电路的热效应为基础，通过电路控制信号对专用电路的状态进行调整，使得专用电路自发热形成特定变化的热分布图像，借助热成像仪对热分布图像进行信息读取，获得嵌入在其中的关键信息，以此实现信息加密非线性映射与反映射。
[0023]本专利技术提出的非线性映射系统数据流图如图1所示。对于数据映射的关键在于对专用电路的设计。在专用电路的设计过程中首先对芯片进行物理区域分块划分，并在每个区间内布置一定数量的发热单元，各区域在对应控制信号的控制下高效发热，产生相应的功耗，从而使得该区域温度处于对应的阈值范围内。在此基础上，以自定义的方式对各个热点进行乱序分配，根据自定义的编码分配对输入的控制信号进行映射调整，使得专用电路在该控制信号的作用下，各区域温度分布与该区域块想要表达的字进行对应匹配，从而使各区域发热程度即温度不同生成预设的热成像图。
[0024]信息提取者借助热成像仪对芯片的温度分布进行检测，根据物理区域提取各个点温度，并将各区域温度与各阈值比较，得到各点相对应的编码值。在此基础上，根据相应的热点分布分配，将各点对应的编码值进行排序得到最终映射的关键信息。
[0025]实现本专利技术提出的基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法，专用电路设计流程如图2所示。
[0026]首先，对加密控制信息进行分析，设计合适的信息编码方式，如控制信息位宽为16bit的数据，可以将空间区域划分为4
×
4共16块，这16块空间单元由左至右，由上及下依次表示对应的1位数据。在此基础上，对专用电路设计相应数量的发热单元(如环形振荡器)，根据想要传输的数据对发热单元进行布局约束，布局规划如图3所示。
[0027]本专利技术基于Xilinx XC7A100T型号FPGA，基于LUT实现环形振荡器作为“热点”单元为例来介绍本方法的具体实施过程。
[0028]在图3物理布局的基础上，为了使得各部分目标区域能够产生足够的功耗，使得对应区域的热量能够区别于其他区域，需要在对应区域放置足够数量的环形振荡器，本专利技术在约束的区域内布局100个环形振荡器，每个环形振荡器的深度设置为1，即只需要利用FPGA的LUT资源实现反相器，使其输入输出相连而成环便能实现，如图4所示。
[0029]在热单元电路搭建完成后，便是对控制单元进行设计，使得输入的控制信息能够影响电路的热分布，其电路架构如图5所示。控制单元将输入的加密控制信息进行译码作为地址，从而读取存储单元相应地址内储存的数据，并将读出的数据再次译码得到相应的热点单元控制信息。在真正的热点单元控制信息的控制下，使得各热点按照预设进行“点亮”。
[0030]在完成电路设计后，通过输入加密控制信息，电路便会在控制信号的作用下工作，进而通过热成像仪对芯片的温度进行检测，观察热分布图，根据“热点”的变化来判断信息的表示内容，最终得到自定义的信息映射表示。
[0031]本专利技术以电路的热效应为基础，通过电路控制信号对电路的状态进行调整，使得专用电路自发热形成特定变化的热分布，将热点分布的序列设置为非线性，从而进一步加深信息映射的复杂性，进而借助热成像仪对热分布图像进行信息读取，获得嵌入在其中的关键信息，以此实现信息加密非线性映射与解密。设计了能够控制F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：首先对芯片进行物理区域分块划分，并在每个物理区域内布置一定数量的发热单元；S2：以自定义的方式对各个发热单元进行乱序分配，根据自定义的编码分配对输入的控制信号进行映射调整，控制信号输入控制单元使各物理区域发热程度即温度不同生成预设的热成像图；S3：信息提取者借助热成像仪对芯片的温度分布进行检测，根据物理区域提取各个点温度，并将各区域温度与各阈值比较，得到各点相对应的编码值；S4：根据相应的发热单元分布分配，将各发热单元对应的编码值进行排序得到最终映射的关键信息。2.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄乐天，许怡楠，姜书艳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：