Traditional learning-based approaches for run-time Hardware Trojan detection require complex and expensive on-chip data acquisition frameworks and thus incur high area and power overhead. To address these challenges, we propose to leverage the power correlation between the executing instructions of a microprocessor to establish a machine learning-based run-time Hardware Trojan (HT) detection framework, called MacLeR. To reduce the overhead of data acquisition, we propose a single power-port current acquisition block using current sensors in time-division multiplexing, which increases accuracy while incurring reduced area overhead. We have implemented a practical solution by analyzing multiple HT benchmarks inserted in the RTL of a system-on-chip (SoC) consisting of four LEON3 processors integrated with other IPs like vga_lcd, RSA, AES, Ethernet, and memory controllers. Our experimental results show that compared to state-of-the-art HT detection techniques, MacLeR achieves 10\% better HT detection accuracy (i.e., 96.256%) while incurring a 7x reduction in area and power overhead (i.e., 0.025% of the area of the SoC and <0.07% of the power of the SoC). In addition, we also analyze the impact of process variation and aging on the extracted power profiles and the HT detection accuracy of MacLeR. Our analysis shows that variations in fine-grained power profiles due to the HTs are significantly higher compared to the variations in fine-grained power profiles caused by the process variations (PV) and aging effects. Moreover, our analysis demonstrates that, on average, the HT detection accuracy drop in MacLeR is less than 1% and 9% when considering only PV and PV with worst-case aging, respectively, which is ~10x less than in the case of the state-of-the-art ML-based HT detection technique.


翻译:为了应对这些挑战,我们提议利用微处理器执行指令之间的权力关联,以建立一个基于机械学习运行的硬件Trojan(HT)检测框架,称为MacLeRR。为了减少数据获取的间接费用,我们提议使用当前传感器在时视多路中采用单一的电动港当前获取区块,这提高了准确性,同时降低了地区管理数据。我们实施了实际解决方案,分析了在9号系统(SOC)的RTL中插入的多个 HT 基准,由四个 LEON3 处理器执行指令组成,与其它IP(vga_lcd、RSA、AES、Ethernet和记忆控制器)相结合。为了降低数据获取的间接费用,我们提出的实验结果表明,与最新的HT探测技术相比,MacLeR只实现了10 更好的 HT 检测准确性(即96.256 %),同时对H-芯路段的精确值进行了7x分析,同时对HMC的精确度和电路段的精确度进行了大幅下降。

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