硬件木马是指被恶意植入在芯片中的微小电路,具有结构微小、危害严重等特点。硬件木马可通过电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)工具、第三方知识产权(Intellectual Property,IP)核以及代工制造等途径嵌入在芯片中。特定条件下触发会改变电路功能、泄漏电路信息或使芯片停止工作。一旦硬件木马被触发将会对国防安全、信息通信、公民隐私等构成严重威胁。所以确保关键领域所用芯片中不含硬件木马显得尤为重要。通常硬件木马结构微小且被攻击者插入在活性较低的节点,很难有效检测出电路中是否含有硬件木马。为提高硬件木马被成功检测的效率,本文提出一种在电路设计过程中插入二选一数据选择器(Multiplexer,MUX)从而提高电路节点翻转概率的方法。该方法在翻转概率低于阈值的节点的主要输入端插入MUX,可以提高相应节点的翻转概率,使硬件木马的激活概率提高,从而有效提高硬件木马的检测效率。采用扇出锥和电路逻辑深度优化MUX插入算法,减少MUX插入数量,从而减小因插入MUX带来的电路开销。通过预设最大延时比例系数,将关键路径延时有效控制在可接受范围之内,防止关键路径延时增长过大而降低电路性能。将电路功耗作为旁路信号,利用旁路信号分析方法进行硬件木马检测。将原始电路作为对照组的参考电路,插入MUX的电路作为实验组的参考电路。利用Design Compiler(DC)对实验电路进行逻辑综合,在综合后电路网表插入硬件木马电路作为各组的待测电路。采用Modelsim对每组实验仿真产生Value Change Dump(VCD)文件,并利用PrimeTime-PX(PT-PX)进行功耗仿真得到电路的功耗信息。用Tool Command Language(TCL)脚本在参考电路和待测电路相同时刻提取功耗值得到功耗数据,并利用Matlab对功耗数据进行K-L变换后进行结果比对。以ISCAS’89基准电路作为实验对象进行仿真,结果表明:在插入MUX之后电路整体翻转概率明显提高,翻转概率小于阈值的节点数量大幅降低,被插入在电路中的硬件木马的激活概率显著提高,电路关键路径延时有效控制在预设最大延时比例系数之内。在一定范围的噪声和硬件木马面积比例下,旁路信号分析实验中Karhunen-Loeve(K-L)变换结果显示:翻转概率提高之前,硬件木马功耗贡献值较小,参考电路和待测电路变换结果偏差较小,无法区分参考电路和待测电路的变换结果,不能有效判断电路中是否含有硬件木马;翻转概率提高之后,能在一定程度上提高硬件木马的贡献值。待测电路的变换结果与参考电路明显不同,硬件木马的特征更加明显,能有效判断电路中存在硬件木马。