基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法

1.本发明涉及芯片电路的加密信息非线性映射技术领域，具体而言，涉及一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.现有基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法通过控制信息对电路的状态进行调整，通过控制模块直连热点单元的方式控制热点点亮，使得芯片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(即非线性映射结果)，以此实现信息加密非线性映射。现有基于芯片自发热的加密信息非线性映射方法需要根据设定的信息映射关系，将加密控制信息一一对应成各热点使能信号，电路直接映射控制的方式使得电路结构过于明显，有可能被反向破解，因此具有较高的安全风险。


技术实现要素：

6.本发明在于提供一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其能够缓解上述问题。
7.为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：
8.本发明提供了一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，包括：
9.将芯片按照二维矩阵形式划分为若干个物理区域块，每个物理区域块均对应设置有一个热点单元和一个网络节点，各物理区域块分别对应不同的数据表示；
10.相邻两个物理区域块的网络节点之间能进行数据交互；
11.对于每个物理区域块，其对应的网络节点和热点单元能进行数据交互；
12.对各网络节点进行乱序编号；
13.对加密控制信息进行解密，得到完整的控制数据集；控制数据集包括位于数据集首端的数据传输起始网络节点的编号，以及若干数组；每个数组对应一个网络节点；每个数组均包括发热强度控制信息，以及将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据；
14.从数据传输起始网络节点开始，将控制数据集中各数组的发热强度控制信息，传递至各对应的网络节点；
15.对于某个网络节点，若其接收到对应数组中的发热强度控制信息，则其将该发热
强度控制信息，传输至其所在物理区域块的热点单元，该热点单元根据该发热强度控制信息进行发热；
16.通过热成像仪实时采集芯片的热成像图；
17.汇总所有的热成像图，根据热成像图和各物理区域块对应的数据表示，得到加密控制信息非线性映射结果。
18.在本发明的一较佳实施方式中，以用户自定义的方式对各网络节点进行乱序编号。
19.在本发明的一较佳实施方式中，对各网络节点进行乱序编号，指的是各网络节点的编号之间不存在数学逻辑关系。
20.在本发明的一较佳实施方式中，将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据用1、2、3、4表示，其中1表示数据向上传递，2表示数据向右传递，3表示数据向下传递，4表示数据向左传递，结合网络节点乱序分配，更好的保护控制信息的传递过程，提高信息映射的安全性。
21.在本发明的一较佳实施方式中，控制数据集每将一个数组中的发热强度控制信息传递至对应的网络节点，则删除其内的该数组，这样能进一步简化解密后的加密控制信息。
22.在本发明的一较佳实施方式中，对于每一物理区域块，其均对应一个温度阈值范围，当该物理区域块的温度达到对应的温度阈值范围的边界值，该物理区域块的热点单元停止发热。
23.在本发明的一较佳实施方式中，每个热点单元均包括若干发热单元，发热单元为环形振荡器。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.1)通过由各网络节点构成的芯片内部控制网络，能够有效实现基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射，将解码后的加密控制信息中的各发热强度控制信息，分发到各对应的网络节点，网络节点根据本地的发热强度控制信息实现对于各个热点单元的控制，提高了信息映射的有效性；
26.2)传统技术是通过单个热点控制中心实现对于每个热点的实时控制，对于控制单元的设计要求比较高，而本发明方法将单个热点总控制中心转化为每个节点的分控制中心单元，减轻了控制中心的压力，且每个控制中心单元电路可以复用，从而简化控制单元的逻辑设计，也就简化了非线性映射过程；
27.3)对各网络节点进行了乱序编号，继而根据发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据进行选择性的数据传递时，更好的保护了控制信息的传递过程，提高信息映射的安全性。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
30.图1是本发明基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法的数据流图；
31.图2是本发明实例中的芯片布局规划图；
32.图3是本发明实例中的芯片内部控制网络图；
33.图4是本发明实例中网络节点的结构网络图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.本发明公开了一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，该方法是以电路的热效应为基础，使得芯片电路自发热形成特定变化的热成像图，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(非线性映射结果)，如图1所示。
36.请参照图1、图2和图3，本发明方法的一个实例具体如下：
37.1)将芯片按照4
×
4的二维矩阵形式划分为16个物理区域块，每个物理区域块均对应设置有一个热点单元和一个网络节点，各物理区域块分别对应不同的1位数据表示。
38.其中，相邻两个物理区域块的网络节点之间能进行数据交互；对于每个物理区域块，其对应的网络节点和热点单元能进行数据交互。
39.在本发明中，每个热点单元均包括控制输入接口(用于输入发热强度控制信号)和相应数量(根据具体发热强度和单个发热单元功率而定)的若干发热单元(如环形振荡器)。
40.2)对各网络节点进行乱序编号。
41.在热单元电路搭建完成后，为了实现对于各热点单元控制，使得输入的发热强度控制信息能够有效对电路的热分布进行调节以及热点的不规律传递，本发明提出的芯片内部控制网络如图3所示，基于图2的布局规划各网络节点进行乱序编号，各相邻网络节点间的编号排序不存在直接的数学联系。
42.本实例以用户自定义的方式对各网络节点进行乱序编号，各网络节点的编号之间不存在数学逻辑关系，例如12和0、12和3、0和7、0和8、3和8、3和13，看不出任何数学逻辑关系，大大的提高了控制信息的传递安全性。
43.3)对加密控制信息进行解密，得到完整的控制数据集。
44.控制数据集包括位于数据集首端的数据传输起始网络节点的编号，以及若干数组。
45.其中，每个数组对应一个网络节点，所有的网络节点不一定利用完，具体根据需要映射的数据信息而定。如图4所示，网络节点对应的是电路结构，包括接收/发送数据集的数据通信部分和对数据集进行读取删除的数据处理部分。
46.每个数组均包括发热强度控制信息，以及将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据。
47.从数据传输起始网络节点开始，将控制数据集中各数组的发热强度控制信息，传递至各对应的网络节点；
48.对于某个网络节点，若其接收到对应数组中的发热强度控制信息，则其将该发热
强度控制信息，传输至其所在物理区域块的热点单元，该热点单元根据该发热强度控制信息进行发热；
49.控制数据集每将一个数组中的发热强度控制信息传递至对应的网络节点，则删除其内的该数组。
50.图3所示的内部控制网络能够实现与每一个热点单元的连接控制，总控制信息(最初的控制数据集)可以从任一需要接收发热强度控制信息的网络节点接入，并根据对应的传递顺序(上下左右)将发热强度控制信息传送到对应的网络节点，每个热点单元得到来自内部控制网络的发热强度控制信息后，便会根据预设进行“点亮”，即进行对应强度的发热。
51.在本实例中，将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据用1、2、3、4表示，其中1表示数据向上传递，2表示数据向右传递，3表示数据向下传递，4表示数据向左传递，结合网络节点乱序分配，更好的保护控制信息的传递过程，提高信息映射的安全性。
52.在本发明中，图3所示的内部控制网络具有良好的可扩展性，可以随着热点单元的增加而扩展。
53.4)通过热成像仪实时采集芯片的热成像图。
54.5)汇总所有的热成像图，根据热成像图和各物理区域块对应的数据表示，得到关键信息，即加密控制信息非线性映射结果，也可称为信息映射表示。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，包括：将芯片按照二维矩阵形式划分为若干个物理区域块，每个物理区域块均对应设置有一个热点单元和一个网络节点，各物理区域块分别对应不同的数据表示；相邻两个物理区域块的网络节点之间能进行数据交互；对于每个物理区域块，其对应的网络节点和热点单元能进行数据交互；对各网络节点进行乱序编号；对加密控制信息进行解密，得到完整的控制数据集；控制数据集包括位于数据集首端的数据传输起始网络节点的编号，以及若干数组；每个数组对应一个网络节点；每个数组均包括发热强度控制信息，以及将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据；从数据传输起始网络节点开始，将控制数据集中各数组的发热强度控制信息，传递至各对应的网络节点；对于某个网络节点，若其接收到对应数组中的发热强度控制信息，则其将该发热强度控制信息，传输至其所在物理区域块的热点单元，该热点单元根据该发热强度控制信息进行发热；通过热成像仪实时采集芯片的热成像图；汇总所有的热成像图，根据热成像图和各物理区域块对应的数据表示，得到加密控制信息非线性映射结果。2.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，以用户自定义的方式对各网络节点进行乱序编号。3.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，对各网络节点进行乱序编号，指的是各网络节点的编号之间不存在数学逻辑关系。4.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，将发热强度控制信息传递至目标网络节点的控制数据用1、2、3、4表示，其中1表示数据向上传递，2表示数据向右传递，3表示数据向下传递，4表示数据向左传递。5.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，控制数据集每将一个数组中的发热强度控制信息传递至对应的网络节点，则删除其内的该数组。6.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，对于每一物理区域块，其均对应一个温度阈值范围，当该物理区域块的温度达到对应的温度阈值范围的边界值，该物理区域块的热点单元停止发热。7.根据权利要求1所述基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，其特征在于，每个热点单元均包括若干发热单元，发热单元为环形振荡器。

技术总结
本发明公开了一种基于芯片自发热的加密控制信息非线性映射方法，涉及芯片电路的加密信息非线性映射技术领域，包括：将芯片按照二维矩阵形式划分为若干个物理区域块，每个物理区域块均对应设置有一个热点单元和一个网络节点，各物理区域块对应不同的数据表示；对各网络节点进行乱序编号；将根据加密控制信息得到的各数组的发热强度控制信息，传递至各对应的网络节点；对于某个网络节点，将接收到的发热强度控制信息传输对应的热点单元，该热点单元进行发热；根据芯片的热成像图和芯片各物理区域块对应的数据表示，得到加密控制信息非线性映射结果。本发明提高了信息映射的有效性，更好的保护了控制信息的传递过程，提高信息映射的安全性。射的安全性。射的安全性。


技术研发人员：黄乐天 许怡楠 姜书艳
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/1