技术特征：
1.一种用于指令分类和软件入侵检测的方法，所述方法包括：经由侧通道信号分析来监视微控制器单元（mcu）的处理器的程序指令执行，所述监视包括捕获mcu的物理属性的信号轨迹，所述信号轨迹泄漏与mcu的程序指令执行相关的信息，所述信号轨迹指示物理属性随时间的值；从信号轨迹提取时域特征、频域特征和梅尔频率倒谱系数（mfcc）特征；基于时域特征、频域特征和mfcc特征，利用用于指令检测的模型来标识执行签名；将执行签名与一个或多个参考指令签名进行比较；和响应于执行签名未能与所述一个或多个参考指令签名匹配，执行补救动作。2.根据权利要求1所述的方法，其中mcu的物理属性包括电压、功率、声音、电磁辐射、振动、光或热中的一个或多个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号轨迹是从mcu的一个或多个引脚、从供应mcu的电压、从mcu的接地连接、或者从供应mcu的中间电压调节器捕获的功率轨迹。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个引脚包括mcu的供应电压引脚。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个引脚包括mcu的i/o引脚，以用作发起和/或终止捕获所述信号轨迹的外部触发器。6.根据权利要求1所述的方法，其中信号轨迹的捕获的发起和/或终止由mcu的一个或多个硬件或软件中断触发。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：执行参考程序；在参考程序的执行期间，从mcu捕获参考程序信号轨迹；从参考程序信号轨迹提取参考程序执行特征，包括时域特征、频域特征和mfcc特征；至少部分地基于参考程序执行特征，利用用于指令检测的模型来为参考程序生成参考程序指令签名；和将参考程序指令签名添加到所述一个或多个参考指令签名。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述补救动作包括重置mcu的缓冲器、重启mcu的处理器、利用从只读存储器检索到的mcu的软件的副本来重新刷新所述软件、从网络禁用mcu、禁用mcu的中断或停止mcu的执行中的一个或多个。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在mcu上执行一个或多个测试程序，所述测试程序执行mcu的预定义指令；在测试程序的执行期间接收mcu的一个或多个物理属性的设备测量，所述物理属性包括在测试程序的执行期间从mcu捕获的测试程序信号轨迹；从测试程序信号轨迹提取测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征；和训练用于指令检测的模型，以利用设备测量、测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征来标识预定义指令的执行。10.一种用于指令分类和软件入侵检测的系统，所述系统包括：测量设备，被配置为经由侧通道信号分析来监视mcu的处理器的程序指令执行，以捕获mcu的物理属性的信号轨迹，所述信号轨迹泄漏与mcu的程序指令执行相关的信息，所述信号轨迹指示物理属性随时间的值，mcu的物理属性包括电压、功率、声音、电磁辐射、振动、光
或热中的一个或多个；和与测量设备通信的分析设备，其被编程为从测量设备接收从mcu捕获的信号轨迹；从信号轨迹提取时域特征、频域特征和mfcc特征；基于时域特征、频域特征和mfcc特征，利用用于指令检测的模型来标识执行签名；将执行签名与一个或多个参考指令签名进行比较；以及响应于执行签名未能与所述一个或多个参考指令签名匹配，执行补救动作。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述分析设备是硬件安全模块。12.根据权利要求10所述的系统，其中所述分析设备是远离所述测量设备的独立硬件设备。13.根据权利要求10所述的系统，其中所述分析设备进一步被编程为：从测量设备接收在参考程序执行期间从mcu捕获的参考程序信号轨迹；从参考程序信号轨迹提取参考程序执行特征，包括时域特征、频域特征和mfcc特征；至少部分地基于参考程序执行特征，利用用于指令检测的模型来为参考程序生成参考程序指令签名；和将参考程序指令签名添加到所述一个或多个参考指令签名。14.根据权利要求10所述的系统，其中所述信号轨迹是从mcu的一个或多个引脚、从供应mcu的电压、从mcu的接地连接、或者从供应mcu的中间电压调节器捕获的功率轨迹，其中所述一个或多个引脚包括mcu的供应电压引脚或mcu的i/o引脚中的一个或多个，以用作发起和/或终止捕获信号轨迹的外部触发器。15.根据权利要求10所述的系统，其中信号轨迹的捕获的发起和/或终止由mcu的一个或多个硬件或软件中断触发。16.根据权利要求10所述的系统，其中所述补救动作包括重置mcu的缓冲器、重启mcu的处理器、利用从只读存储器检索到的mcu的软件的副本来重新刷新所述软件、从网络禁用mcu、禁用mcu的中断或停止mcu的执行中的一个或多个。17.根据权利要求10所述的系统，其中所述分析设备进一步被编程为：在mcu上执行一个或多个测试程序期间，接收mcu的一个或多个物理属性的设备测量，测试程序执行mcu的预定义指令，所述一个或多个物理属性包括在测试程序执行期间从mcu捕获的测试程序信号轨迹；从测试程序信号轨迹提取测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征；和训练用于指令检测的模型，以利用设备测量、测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征来标识预定义指令的执行。18.根据权利要求10所述的系统，其中所述测量设备是示波器。19.一种非暂时性计算机可读介质，包括用于指令分类和软件入侵检测的指令，所述指令当被分析设备执行时，使得所述分析设备执行操作，所述操作包括：从测量设备接收mcu的物理属性的信号轨迹，所述信号轨迹泄漏与mcu的程序指令执行相关的信息，所述信号轨迹指示物理属性随时间的值，mcu的物理属性包括电压、功率、声音、电磁辐射、振动、光或热中的一个或多个；
从信号轨迹提取时域特征、频域特征和mfcc特征；基于时域特征、频域特征和mfcc特征，利用用于指令检测的模型来标识执行签名；将执行签名与一个或多个参考指令签名进行比较；和响应于执行签名未能与所述一个或多个参考指令签名匹配，执行补救动作，其中所述补救动作包括重置mcu的缓冲器、重启mcu、利用从只读存储器检索到的mcu的软件的副本来重新刷新所述软件、从网络禁用mcu、禁用mcu的中断或停止mcu的执行中的一个或多个。20.根据权利要求19所述的介质，其中指令进一步使得分析设备执行操作，所述操作包括：从测量设备接收在参考程序执行期间从mcu捕获的参考程序信号轨迹；从参考程序信号轨迹提取参考程序执行特征，包括时域特征、频域特征和mfcc特征；至少部分地基于参考程序执行特征，利用用于指令检测的模型来为参考程序生成参考程序指令签名；将参考程序指令签名添加到所述一个或多个参考指令签名；在mcu上执行一个或多个测试程序期间，接收mcu的一个或多个物理属性的设备测量，测试程序执行mcu的预定义指令，所述一个或多个物理属性包括在测试程序执行期间从mcu捕获的测试程序信号轨迹；从测试程序信号轨迹提取测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征；和训练用于指令检测的模型，以利用设备测量、测试程序时域特征、测试程序频域特征和测试程序mfcc特征来标识预定义指令的执行。
技术总结
提供了微控制器程序指令执行指纹识别和入侵检测。执行指令分类和软件入侵检测。微控制器单元（MCU）的处理器的程序指令执行经由侧通道信号分析来监视，该监视包括捕获MCU的物理属性的信号轨迹，该信号轨迹泄漏与MCU的程序指令执行相关的信息，该信号轨迹指示物理属性随时间的值。从信号轨迹提取时域特征、频域特征和梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征。模型被用于指令检测，以基于时域特征、频域特征和MFCC特征来标识执行签名。将执行签名与一个或多个参考指令签名进行比较。响应于执行签名未能与所述一个或多个参考指令签名匹配，执行补救动作。作。作。
技术研发人员：M
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.03.17
技术公布日：2021/10/11