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近日，德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員正在研發新型智能自監控系統， 它可以實時監測處理器的熱圖像，應對未來新型黑客攻擊和安全威脅。
背景
電子行業的技術進展，例如：速度更快、成本更低、尺寸更小，為我們帶來了全新的工業自動化和工業製造，“工業4.0”的實現正是基於這些進展。 過去這些年來，尤其值得我們注意的就是：電子器件小型化這一趨勢，筆者在過去的文章中也多次介紹過。
然而，任何事物都有兩面性，電子器件小型化有陽光的一面，也有陰暗的一面。 因為，低於10納米的工藝製造出的處理器都將是高度敏感的。 黑客可以使之超負荷承載特定的錯誤控制指令，發起人為的老化攻擊，幾天之內便可毀壞處理器。
創新
近日，德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員正在研發新型智能熱自監控系統，它 可以實時監測處理器的熱圖像，應對未來新型黑客攻擊和安全威脅。
（圖片來源：參考資料【3】）
技術
許多文獻都記載了對於信息物理系統中進程的網絡攻擊。 攻擊者會植入惡意軟件，在嵌入式控制系統的後台運行。 這種惡意軟件會洩露數據、破壞進程，為未經授權的用戶提供訪問權，並導致災難性結局。 實際上，網絡安全對於科研界、產業界、政府來說都非常重要。
然而，計算機芯片的小型化，讓黑客有了一種新的攻擊途徑，他們可以利用老化機制對於計算機芯片構成威脅。 老化現象會永久或者暫時地危及芯片上的系統功能，帶來新型的安全攻擊。 這些攻擊不像過去幾十年集中研究的傳統安全攻擊那樣，它們無法回溯，因為潛在的機制在攻擊結束後會自然恢復。 因此，這種由老化效應引起的新型安全攻擊頗具挑戰性，相關研究才剛剛起步。
（圖片來源：參考資料【2】）
德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）正在研發 的新方案基礎是： 在處理器運行期間識別熱圖像 。 嵌入式系統（CES）教授、研究團隊領頭人 Jörg Henkel 表示：“每個芯片都會產生特定的熱指紋。在進行計算時，有些數據存儲在內存中或者從硬盤中檢索。所有這些操作都會在處理器各個區域，產生短期的加熱和冷卻。”
Henkel 的團隊通過靈敏的紅外攝像頭檢測這些圖案，並且通過最小的溫度變化或者幾毫秒的時間偏差，來重現 控制例程中 的變化。 安裝紅外攝像頭 表明熱監測是可行的。 未來，芯片上的傳感器將具有攝像頭功能。 “我們將增加傳感器的數量，並首次將它們用於網絡安全。”此外，科學家們要為芯片裝備神經網絡，用於識別熱偏差和實時監測芯片。
Jörg Henkel 團隊的合作和夥伴、計算機科學家 Hussam Amrouch 表示：“一旦黑客知道我們在檢測溫度，他們也會採取措施。他們將寫出更小或者更慢的程序，這些程序的發熱情況將更難識別。”因此，從一開始，神經網絡就被 訓練用於識別改進的威脅。
價值
該系統有望集成到新一代計算機芯片中，應對新的安全威脅。 研究人員認為，這種智能熱控制系統有望首先應用於工業電腦。 因為工業電腦執行大量的靜態控製程序，所以其中的偏差比智能手機中的更容易區分。
關鍵字
參考資料
【1】 http://www.kit.edu/kit/english/pi_2018_003_smart-heat-control-of-microchips.php
【2】Hussam Amrouch, Prashanth Krishnamurthy, Naman Patel, Jörg Henkel,
Ramesh Karri, Farshad Khorrami, “Emerging (Un-)Reliability Based
Security Threats and Mitigations for Embedded Systems” in IEEE/ACM
International Conference on Compilers, Architecture, and Synthesis for
Embedded Systems (CASES’17), OCTOBER 15-20, Seoul, South Korea, 2017, http://ces.itec.kit.edu/img/CASES17.pdf
【3】Hussam Amrouch, Jörg Henkel, “Lucid Infrared Thermography of
Thermally-Constrained Processors” in ACM/IEEE International Symposium on
Low Power Electronics and Design (ISLPED’15), Rome, Italy, July 22-24,
2015, http://cesweb.itec.kit.edu/~amrouch/dependable_hardware_pdfs/Lucid_Infrared_Thermography_of_Thermally_Constrained_Processors.pdf
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