Asynchronous programmable logic for secured embedded systems
Logique programmable asynchrone pour systèmes embarqués sécurisés
Résumé
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 DPA, EMA or DFA. In 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. In addition, it presents a secure programming system and a design that ensures a high-level of security against the attacks mentioned above. Finally, the circuit prototype has been evaluated in order to validate the relevance of the proposed solutions.
Cette thèse porte sur la conception et la validation d'un FPGA dédié à des applications sensibles nécessitant un haut niveau de sécurité et de confidentialité. Les FPGAs usuels présentent de nombreuses failles vis-à-vis de la sécurité : 1- Ils ne permettent pas une implémentation efficace de circuits logiques alternatifs, tels que les circuits asynchrones. 2- Le placement et le routage d'un circuit ne peuvent être complètement maîtrisés pour garantir une conception sécuritaire. 3- Ils ne sont pas protégés contre les attaques par canaux cachés tels que la DPA, l'EMA ou la DFA. Afin de lever ces obstacles technologiques, les travaux entrepris dans cette thèse ont permis de proposer une architecture autorisant la programmation de différents styles de circuits asynchrones, de disposer d'un système de programmation compatible avec les objectifs de sécurité et d'une conception garantissant un haut niveau de protection vis-à-vis des attaques citées ci-dessus. Enfin, une validation matérielle du prototype a permis d'appréhender la pertinence des modèles développés