Understanding the internals of Integrated Circuits (ICs), referred to as Hardware Reverse Engineering (HRE), is of interest to both legitimate and malicious parties. HRE is a complex process in which semi-automated steps are interwoven with human sense-making processes. Currently, little is known about the technical and cognitive processes which determine the success of HRE. This paper performs an initial investigation on how reverse engineers solve problems, how manual and automated analysis methods interact, and which cognitive factors play a role. We present the results of an exploratory behavioral study with eight participants that was conducted after they had completed a 14-week training. We explored the validity of our findings by comparing them with the behavior (strategies applied and solution time) of an HRE expert. The participants were observed while solving a realistic HRE task. We tested cognitive abilities of our participants and collected large sets of behavioral data from log files. By comparing the least and most efficient reverse engineers, we were able to observe successful strategies. Moreover, our analyses suggest a phase model for reverse engineering, consisting of three phases. Our descriptive results further indicate that the cognitive factor Working Memory (WM) might play a role in efficiently solving HRE problems. Our exploratory study builds the foundation for future research in this topic and outlines ideas for designing cognitively difficult countermeasures ("cognitive obfuscation") against HRE.


翻译:理解综合电路的内部(ICs),称为硬件反转工程(Hardward Reverse Engineering),是合法和恶意当事方都感兴趣的。人力资源是一个复杂的过程,半自动步骤与人类感知过程相互交织。目前,对决定人类感知过程成功的技术和认知过程知之甚少。本文对反向工程师如何解决问题、人工和自动化分析方法如何相互作用以及哪些认知因素发挥作用进行了初步调查。我们向8名参与者介绍了在他们完成14周培训后进行的探索性行为研究的结果。我们通过将研究结果与人力资源专家的行为(应用战略和解决方案时间)进行比较,探讨了我们的调查结果的有效性。在解决现实的人力资源任务时,观察了参与者。我们测试了参与者的认知能力,从日志文档中收集了大量的行为数据。通过比较最低和最有效的反向分析方法,我们得以观察成功的战略。此外,我们的分析还提出了由三个阶段组成的反向工程阶段模型。我们的分析结果进一步表明,认知性记忆(WM)可能针对未来探索基础设计HRE的探索性研究(HRE)框架。

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