Logique programmable asynchrone pour systèmes embarqués sécurisés

Asynchronous programmable logic for secured embedded systems

• Auteur / Autrice : Taha Beyrouthy
• Direction : Laurent Fesquet, Marc Renaudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux logiques programmables par l'utilisateur

Résumé

Cette thèse porte sur la spécification, la conception et la validation d’un FPGA embarqué pour des applications sensibles nécessitant un haut niveau de sécurité. En effet, les FPGA ordinaires présentent de nombreuses failles vis-à-vis de la sécurité : - Ils ne sont pas prévus pour supporter des styles de circuits logiques alternatifs, tels que les circuits asynchrones, qui ont fait leur preuve dans le domaine de la sécurité pour la conception de cryptoprocesseurs par exemple. - Ils ne permettent pas de maîtriser complètement l’implémentation d’un circuit, notamment au niveau du placement et du routage. - Ils ne sont pas protégés contre les attaques par canaux cachés tels que les DPA (Differential Power Analysis) ou les DFA (Differential Fault Attack). Afin de lever ces obstacles technologiques, les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse ont permis de proposer une architecture alternative pour supporter la programmation de différents styles de circuits asynchrones, de disposer d’un système de programmation du FPGA sécurisé (contre d’éventuelles attaques) et d’une conception garantissant un haut niveau de protection vis-à-vis des attaques citées ci-dessus. Enfin, une validation matérielle a complété l’étude et a permis d’appréhender la qualité des modèles développés au cours de cette thèse.

This thesis focuses on the design and the validation of an embedded FPGA dedicated to critical applications which require a high level of security and confidentiality. Nowadays FPGAs exhibit many weaknesses toward security: 1- They are not intended to efficiently support alternative styles of circuits such as asynchronous circuits. 2- The place and route flow is not completely manageable by the user in order to target our security goal. 3- They are not protected against side channel attacks such as DP A, EMA or DF A. Ln order to overcome these technological problems, the work presented in this thesis proposes an architecture that supports the programming of different styles of asynchronous circuits. Ln addition, it presents a secure programming system and a design that ensurcs a high-Ievel of security against the attacks mentioned above. Finally, the circuit prototype has been evaluated in order to validate the relevance of the proposed solutions.