Security through Obscurity: Layout Obfuscation of Digital Integrated Circuits using Don't Care Conditions

Contemporary integrated circuits are designed and manufactured in a globalized environment leading to concerns of piracy, overproduction and counterfeiting. One class of techniques to combat these threats is circuit obfuscation which seeks to modify the gate-level (or structural) description of a circuit without affecting its functionality in order to increase the complexity and cost of reverse engineering. Most of the existing circuit obfuscation methods are based on the insertion of additional logic (called “key gates”) or camouflaging existing gates in order to make it difficult for a malicious user to get the complete layout information without extensive computations to determine key-gate values. However, when the netlist or the circuit layout, although camouflaged, is available to the attacker, he/she can use advanced logic analysis and circuit simulation tools and Boolean SAT solvers to reveal the unknown gate-level information without exhaustively trying all the input vectors, thus bringing down the complexity of reverse engineering. To counter this problem, some ‘provably secure’ logic encryption algorithms that emphasize methodical selection of camouflaged gates have been proposed previously in literature [1,2,3]. The contribution of this paper is the creation and simulation of a new layout obfuscation method that uses don't care conditions. We also present proof-of-concept of a new functional or logic obfuscation technique that not only conceals, but modifies the circuit functionality in addition to the gate-level description, and can be implemented automatically during the design process. Our layout obfuscation technique utilizes don’t care conditions (namely, Observability and Satisfiability Don’t Cares) inherent in the circuit to camouflage selected gates and modify sub-circuit functionality while meeting the overall circuit specification. Here, camouflaging or obfuscating a gate means replacing the candidate gate by a 4X1 Multiplexer which can be configured to perform all possible 2-input/ 1-output functions as proposed by Bao et al. [4]. It is important to emphasize that our approach not only obfuscates but alters sub-circuit level functionality in an attempt to make IP piracy difficult. The choice of gates to obfuscate determines the effort required to reverse engineer or brute force the design. As such, we propose a method of camouflaged gate selection based on the intersection of output logic cones. By choosing these candidate gates methodically, the complexity of reverse engineering can be made exponential, thus making it computationally very expensive to determine the true circuit functionality. We propose several heuristic algorithms to maximize the RE complexity based on don’t care based obfuscation and methodical gate selection. Thus, the goal of protecting the design IP from malicious end-users is achieved. It also makes it significantly harder for rogue elements in the supply chain to use, copy or replicate the same design with a different logic. We analyze the reverse engineering complexity by applying our obfuscation algorithm on ISCAS-85 benchmarks. Our experimental results indicate that significant reverse engineering complexity can be achieved at minimal design overhead (average area overhead for the proposed layout obfuscation methods is 5.51% and average delay overhead is about 7.732%). We discuss the strengths and limitations of our approach and suggest directions that may lead to improved logic encryption algorithms in the future. References: [1] R. Chakraborty and S. Bhunia, “HARPOON: An Obfuscation-Based SoC Design Methodology for Hardware Protection,” IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 28, no. 10, pp. 1493–1502, 2009. [2] J. A. Roy, F. Koushanfar, and I. L. Markov, “EPIC: Ending Piracy of Integrated Circuits,” in 2008 Design, Automation and Test in Europe, 2008, pp. 1069–1074. [3] J. Rajendran, M. Sam, O. Sinanoglu, and R. Karri, “Security Analysis of Integrated Circuit Camouflaging,” ACM Conference on Computer Communications and Security, 2013. [4] Bao Liu, Wang, B., "Embedded reconfigurable logic for ASIC design obfuscation against supply chain attacks,"Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition (DATE), 2014 , vol., no., pp.1,6, 24-28 March 2014.

Conditional mutual inclusive information enables accurate quantification of associations in gene regulatory networks

International audience

Spectral-based mesh segmentation

In design and manufacturing, mesh segmentation is required for FACE construction in boundary representation (BRep), which in turn is central for featurebased design, machining, parametric CAD and reverse engineering, among others -- Although mesh segmentation is dictated by geometry and topology, this article focuses on the topological aspect (graph spectrum), as we consider that this tool has not been fully exploited -- We preprocess the mesh to obtain a edgelength homogeneous triangle set and its Graph Laplacian is calculated -- We then produce a monotonically increasing permutation of the Fiedler vector (2nd eigenvector of Graph Laplacian) for encoding the connectivity among part feature submeshes -- Within the mutated vector, discontinuities larger than a threshold (interactively set by a human) determine the partition of the original mesh -- We present tests of our method on large complex meshes, which show results which mostly adjust to BRep FACE partition -- The achieved segmentations properly locate most manufacturing features, although it requires human interaction to avoid over segmentation -- Future work includes an iterative application of this algorithm to progressively sever features of the mesh left from previous submesh removals

Triangular mesh parameterization with trimmed surfaces

Given a 2manifold triangular mesh \(M \subset {\mathbb {R}}^3\), with border, a parameterization of \(M\) is a FACE or trimmed surface \(F=\{S,L_0,\ldots, L_m\}\) -- \(F\) is a connected subset or region of a parametric surface \(S\), bounded by a set of LOOPs \(L_0,\ldots ,L_m\) such that each \(L_i \subset S\) is a closed 1manifold having no intersection with the other \(L_j\) LOOPs -- The parametric surface \(S\) is a statistical fit of the mesh \(M\) -- \(L_0\) is the outermost LOOP bounding \(F\) and \(L_i\) is the LOOP of the ith hole in \(F\) (if any) -- The problem of parameterizing triangular meshes is relevant for reverse engineering, tool path planning, feature detection, redesign, etc -- Stateofart mesh procedures parameterize a rectangular mesh \(M\) -- To improve such procedures, we report here the implementation of an algorithm which parameterizes meshes \(M\) presenting holes and concavities -- We synthesize a parametric surface \(S \subset {\mathbb {R}}^3\) which approximates a superset of the mesh \(M\) -- Then, we compute a set of LOOPs trimming \(S\), and therefore completing the FACE \(F=\ {S,L_0,\ldots ,L_m\}\) -- Our algorithm gives satisfactory results for \(M\) having low Gaussian curvature (i.e., \(M\) being quasi-developable or developable) -- This assumption is a reasonable one, since \(M\) is the product of manifold segmentation preprocessing -- Our algorithm computes: (1) a manifold learning mapping \(\phi : M \rightarrow U \subset {\mathbb {R}}^2\), (2) an inverse mapping \(S: W \subset {\mathbb {R}}^2 \rightarrow {\mathbb {R}}^3\), with \ (W\) being a rectangular grid containing and surpassing \(U\) -- To compute \(\phi\) we test IsoMap, Laplacian Eigenmaps and Hessian local linear embedding (best results with HLLE) -- For the back mapping (NURBS) \(S\) the crucial step is to find a control polyhedron \(P\), which is an extrapolation of \(M\) -- We calculate \(P\) by extrapolating radial basis functions that interpolate points inside \(\phi (M)\) -- We successfully test our implementation with several datasets presenting concavities, holes, and are extremely nondevelopable -- Ongoing work is being devoted to manifold segmentation which facilitates mesh parameterization

Modernizing Secure OLAP Applications with a Model-Driven Approach

The majority of the organizations store their historical business information in data warehouses which are queried to make strategic decisions by using online analytical processing (OLAP) tools. This information has to be correctly assured against unauthorized accesses, but nevertheless there are a great amount of legacy OLAP applications that have been developed without considering security aspects or these have been incorporated once the system was implemented. This work defines a reverse engineering process that allows us to obtain the conceptual model corresponding to a legacy OLAP application, and also analyses and represents the security aspects that could have established. This process has been aligned with a model-driven architecture for developing secure OLAP applications by defining the transformations needed to automatically apply it. Once the conceptual model has been extracted, it can be easily modified and improved with security, and automatically transformed to generate the new implementation.

Firms’ knowledge search and local knowledge externalities in innovation performance

We use an augmented version of the UK Innovation Surveys 4–7 to explore firm-level and local area openness externalities on firms’ innovation performance. We find strong evidence of the value of external knowledge acquisition both through interactive collaboration and non-interactive contacts such as demonstration effects, copying or reverse engineering. Levels of knowledge search activity remain well below the private optimum, however, due perhaps to informational market failures. We also find strong positive externalities of openness resulting from the intensity of local interactive knowledge search—a knowledge diffusion effect. However, there are strong negative externalities resulting from the intensity of local non-interactive knowledge search—a competition effect. Our results provide support for local initiatives to support innovation partnering and counter illegal copying or counterfeiting. We find no significant relationship between either local labour quality or employment composition and innovative outputs.

Dragonlifter - Un lifter da p-code a C

L'analisi di codice compilato è un'attività sempre più richiesta e necessaria, critica per la sicurezza e stabilità delle infrastrutture informatiche utilizzate in tutto il mondo. Le tipologie di file binari da analizzare sono numerose e in costante evoluzione, si può passare da applicativi desktop o mobile a firmware di router o baseband. Scopo della tesi è progettare e realizzare Dragonlifter, un convertitore da codice compilato a C che sia estendibile e in grado di supportare un numero elevato di architetture, sistemi operativi e formati file. Questo rende possibile eseguire programmi compilati per altre architetture, tracciare la loro esecuzione e modificarli per mitigare vulnerabilità o cambiarne il comportamento.

Recupero e riutilizzo di uno scarpone da sci a fine vita. Ottimizzazione del processo di Design for Recycling con simulazione agli elementi finiti validata tramite correlazione di immagini digitale

Il presente elaborato di tesi è parte di un ampio progetto finalizzato alla realizzazione di uno scarpone da sci ottenuto per il 90% di materiale da riciclo di scarponi da sci a fine vita. L’obiettivo è di realizzare la progettazione del nuovo scarpone, e caratterizzarne le proprietà flessionali avvalendosi ti tecniche di simulazione numerica FEM validata attraverso Correlazione di Immagini Digitale. La caratterizzazione flessionale è realizzata con la prova del Flex Test, che consiste nell’imporre una flessione dorsale ad una protesi di gamba. Le prime simulazioni FEM di questo complesso modello hanno evidenziato delle criticità. La presente ricerca, si pone l’obiettivo di risolvere singolarmente questi problemi. Inizialmente, si è realizzata la blend polimerica dei materiali dello scafo e del gambetto dello scarpone. Si è effettuata la caratterizzazione meccanica del materiale, confrontandolo con il materiale vergine. Si è poi ricercato il modello costitutivo più adeguato di materiale iperelastico per il FEM. Successivamente, si è ottenuto il modello CAD della scarpetta attraverso l’approccio reverse engineering, con la tecnica della scansione 3D, la quale ha consentito di ottenere il file. STEP da aggiungere al modello FEM. La conoscenza della geometria effettiva ha consentito di realizzare il design della nuova scarpetta ottenuta da materiale riciclato. Infine, si è utilizzata la Correlazione di Immagini Digitali per studiare la cinematica della chiusura dei ganci dello scafo, e per studiare lo stato di deformazione residua a chiusura effettuata. Si è valutata l’influenza del piede della protesi, e della scarpetta, durante la chiusura dei ganci. In seguito, si è confrontato quanto ottenuto dalle evidenze sperimentali della DIC, con la simulazione agli elementi finiti. Si tratta di un approccio innovativo, che vede per la prima volta implementata la Correlazione di Immagini Digitali per realizzare la caratterizzazione meccanica di uno scarpone da sci.

Scansione 3D per lo sviluppo di prodotti sportivi

Il presente elaborato descrive un lavoro il cui fine ultimo è valutare la fattibilità di una applicazione dell’Additive Manufacturing allo sviluppo di prodotti per il settore sportivo. In particolare, sfruttando la tecnica denominata Fused Deposition Modelling (FDM), si vuole riprodurre la forma di una parete d’arrampicata di roccia. Questa applicazione potrebbe trovare impiego nelle palestre indoor da arrampicata per garantire una esperienza simile a quella reale in un ambiente chiuso, senza problematiche dovute all’influenza delle condizioni atmosferiche e con rischi minori. Per l’acquisizione della geometria di una roccia reale ai fini di realizzare una replica in Additive, si è ritenuto di utilizzare tecniche di Reverse Engineering e, in particolare, la tecnica di scansione 3D basata sull’emissione di luce bianca. Questa tecnologia consente di acquisire tutti i dettagli e le proprietà che un oggetto presenta, creando un modello 3D digitale che rispecchia esattamente il componente reale con cui, successivamente, si potrebbe realizzare una replica accurata del soggetto di partenza, una roccia nel caso in esame, tramite il processo di stampa 3D. Pertanto, lo scopo dell’elaborato è presentare la metodologia che potrebbe essere seguita per riprodurre in Additive una roccia reale. La tesi descrive, quindi, come potrebbe essere svolta la scansione. L'attività si è conclusa con la produzione di un prototipo di roccia tramite tecniche di Additive Manufacturing.

Caratterizzazione e simulazione di un generatore eolico di piccole dimensioni

Durante gli ultimi anni sta avendo sempre più rilevanza il problema del cambiamento climatico, dovuto principalmente all’emissione in atmosfera di gas serra. Una delle soluzioni da adottare è una transizione energetica verso fonti di energia rinnovabili e una progressiva elettrificazione di tutte le tecnologie che utilizzano ancora combustibili fossili. L’obiettivo di questa tesi di Laurea è analizzare e implementare un semplice modello in MATLAB/Simulink di una turbina eolica, conoscendo solo i dati di targa del generatore, la curva di potenza della turbina e avendo a disposizione dei dati reali di velocità del vento, potenza prodotta e velocità di rotore. Il progetto quindi consiste in un lavoro di reverse engineering in cui, partendo dai componenti reali, si cerca di ricavare, in maniera empirica e sperimentale, i parametri che ne caratterizzano il modello matematico. Successivamente è stato implementato un modello su Simulink, partendo da un modello già esistente, in cui si è simulato il comportamento della macchina, ottenendo una stima della potenza prodotta.

ricerca di vulnerabilità in applicazioni apple su dispositivi mobile

Le app mobile sono sempre più pervasive nella vita quotidiana delle persone: gli smartphone hanno rivoluzionato il modo di interagire degli utenti con le varie organizzazioni. Che sia per l'accesso al proprio conto corrente, per la visualizzazione delle notizie quotidiane o per il semplice svago, gli utenti usano sempre più il mondo mobile come canale privilegiato per la fruizione dei contenuti digitali. Il sempre maggior successo delle applicazioni mobile ha sempre più spostato l'attenzione dei malintenzionati sugli smartphone, che sono diventati così uno degli obiettivi più popolari per i cyberattacchi: ciò comporta nuove sfide per le organizzazioni al fine di garantire la sicurezza di dati e sistemi. Risulta fondamentale per un organizzazione in particolare mantenere un controllo sulle proprie applicazioni mobile: configurazioni errate, errori di programmazione, inclusione di librerie software vulnerabili o malevoli e la presenza di credenziali cablate nel codice o nelle configurazioni rappresentano un notevole rischio per la confidenzialità, l'integrità e disponibilità di dati e sistemi. Se risulta fondamentale nello sviluppo un approccio che utilizzi i principi della Security by Design, risulta ancora più importante un presidio costante sulle applicazioni e la costruzione di un ciclo di vita del software sicuro (SSDLC). A tal fine la proposta del progetto di tesi riguarda l'analisi delle principali minacce e vulnerabilità delle applicazioni mobile e lo sviluppo di uno strumento di analisi dei pacchetti mobile (su piattaforma Android o iOS) al fine di identificare possibili rischi prima della pubblicazione dei pacchetti sugli store ufficiali.

Adsorption kinetic, thermodynamic and desorption studies of phosphate onto hydrous niobium oxide prepared by reverse microemulsion method

A type of Nb(2)O(5)center dot 3H(2)O was synthesized and its phosphate removal potential was investigated in this study. The kinetic study, adsorption isotherm, pH effect, thermodynamic study and desorption were examined in batch experiments. The kinetic process was described by a pseudo-second-order rate model very well. The phosphate adsorption tended to increase with a decrease of pH. The adsorption data fitted well to the Langmuir model with which the maximum P adsorption capacity was estimated to be 18.36 mg-Pg(-1). The peak appearing at 1050 cm(-1) in IR spectra after adsorption was attributed to the bending vibration of adsorbed phosphate. The positive values of both Delta H degrees and Delta S degrees suggest an endothermic reaction and increase in randomness at the solid-liquid interface during the adsorption. Delta G degrees values obtained were negative indicating a spontaneous adsorption process. A phosphate desorbability of approximately 68% was observed with water at pH 12, which indicated a relatively strong bonding between the adsorbed phosphate and the sorptive sites on the surface of the adsorbent. The immobilization of phosphate probably occurs by the mechanisms of ion exchange and physicochemical attraction. Due to its high adsorption capacity, this type of hydrous niobium oxide has the potential for application to control phosphorus pollution.

Desalination of water by reverse osmosis using gravitational potential energy and wind energy

This paper proposes ail alternative configuration to conventional reverse osmosis (RO) desalination systems by incorporating the use of gravitational potential energy. The proposal suggests a model that can be viewed as the energy station of a RO desalination plant. Conventionally, RO plants use a high-pressure pump, powered by electricity or fossil fuel. The function of the pump is to send a flux of saline water to a group of semi-permeable membrane modules, capable of ""filtering"" the dissolved salts. In this proposed model, we intend to achieve a flux at the inlet of the membrane modules with a pressure high enough for the desalination process, without using, either electricity or fossil fuels. To do this we divised a hybrid system that uses both gravitational potential energy and wind energy. The technical viability of the alternative was theoretically proven by deductions based on physics and mathematics.

Theimpact of industry collaboration on research: Evidence from engineering academics in the UK

We study the impact of university-industry research collaborations on academicoutput, in terms of productivity and direction of research. We report findings froma longitudinal dataset on all the researchers from the engineering departments inthe UK in the last 20 years. We control for the endogeneity caused by the dynamicnature of research and the existence of reverse causality. Our results indicate thatresearchers with industrial links publish significantly more. Productivity, though,is higher for low levels of industry involvement. Moreover, growing ties with theindustry skew research towards a more applied approach.