55AA-014

硬件注入和硬件安全

层级
研究生
状态
建设中

提示:本课程仍在持续设计和校准中,页面内容仅供参考,不代表最终教学版本。

教学大纲

课程概览

硬件注入和硬件安全课程研究物理世界如何破坏数字系统假设。课程覆盖故障注入、侧信道、调试接口、供应链风险、硬件木马、可信执行根和实验安全规范。

这是系统安全与可信计算向硬件层延伸的研究生专题课。

先修要求

  • 计算机体系结构或嵌入式系统基础。
  • 了解密码学和系统安全基本概念。
  • 愿意遵守硬件实验安全规范。

学习目标

  • 解释硬件威胁模型和物理攻击面。
  • 理解故障注入、功耗侧信道和时序侧信道。
  • 评估调试接口、启动链和密钥存储风险。
  • 设计可复现且安全的硬件实验。
  • 提出硬件安全防护和验证方案。

教学组织

  • 每周 2 次课堂:一次讲授核心概念,一次用于实验、论文讨论或项目评审。
  • 课程按 16 周推进,每周都有可检查的作业、实验或项目里程碑。
  • 强调可复现材料:代码、配置、数据、实验日志和报告需要能被助教或同学复查。

周计划

第 2 周

硬件威胁模型和实验伦理实验与评审

建立目标设备资产和攻击面清单。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 4 周

调试接口和固件提取实验与评审

识别 UART、JTAG、SWD 等接口风险。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 6 周

故障注入基础实验与评审

设计电压、时钟或电磁故障实验方案。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 8 周

功耗和电磁侧信道实验与评审

分析采样、对齐和泄露假设。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 10 周

启动链、ROM 和信任根实验与评审

评估安全启动流程和回滚风险。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 12 周

硬件木马和供应链实验与评审

阅读并复盘一个硬件供应链案例。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 14 周

防护、检测和验证实验与评审

提出目标设备的防护测试计划。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 16 周

硬件安全实验报告实验与评审

提交实验记录、数据和安全复盘。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

考核方式

个人作业

概念题、阅读题、设计题和小型编程或实验任务。

25%
实验与项目

硬件实验、数据分析、安全规范和研究报告。

40%
课堂参与与评审

参与讨论、演示、代码或论文评审,以及同伴反馈。

10%
期末报告与答辩

提交可复现材料、技术报告和演示,说明方法、结果、限制与后续工作。

25%

课程项目

项目可以是硬件接口审计、固件提取流程、侧信道测量、防护评估或论文复现实验。必须包含实验安全说明和可复现材料。

课程政策

  • 允许使用 AI 工具,但所有生成代码、实验记录和设计建议必须经过学生本人审查,并在报告中说明使用方式。
  • 严禁提交不能解释的代码、证明、配置或实验结果;答辩时每名成员都需要解释自己负责部分的设计、测试和取舍。
  • 迟交会影响迭代评分,但课程更看重可复现、可审计和可维护的结果,而不是临时堆砌。

参考课程