Secure Hardware Design¶

课程简介¶

• 机构： MIT
• 课程编号： 6.5950
• 方向： 硬件安全
• 评级： A
• 角色： 主线
• 难度： 提供方未标准化（请按先修判断）
• 最近复核： 2026-07-28

MIT 的《Secure Hardware Design》以开放教材、CTF、实验和代码建立现代硬件安全主线；实践面向真实处理器，开始前必须核对硬件可得性。

为什么选择这门课

主线课程，核心内容可靠，适合按自身背景作为主课或高质量替代。

学习前准备

• 建议先完成方向基础：数字逻辑与计算结构
• 建议先完成方向基础：计算机体系结构

可验证的学习成果

• 解释硬件安全中的核心模型，并说明主要假设与适用边界
• 独立完成代表性推导与题目，并用量纲、极限情形或数值结果交叉检查
• 完成可复现实验或实现，保留原始数据、参数、版本和验证记录

工时与节奏

13 周，每周 11 小时。 这是维护者规划估计，依据课程角色与公开练习、实验密度生成，不是提供方工时承诺。先试学两周，分别记录授课、练习、实验和复盘时间；若实际偏差超过 25%，据实调整剩余计划。

安全等级

低能量实验。 仅开展隔离、限流、低能量实验；通电前检查额定值、接地、短路风险和紧急断电方式。

课程资源¶

软件、硬件与成本

软件

• 维护者建议的开源/免费验证路径：Verilator、Yosys、GTKWave、Python 3 与 Jupyter
• 资源清单包含公开代码覆盖；复现时固定解释器、依赖、工具链、数据集和 PDK（如适用）版本

硬件

• 资源清单包含实验覆盖；只在合规机构内借用或共享课程明确支持的测试板、隔离/限流供电、逻辑分析仪；侧信道设备只在合规实验环境使用。仅在提供方实验手册明确要求后核对规格、许可与安全条件

成本说明

仿真软件路径优先采用开源/免费工具；这不是提供方设备要求。专用仪器或场地应通过合规机构共享，不建议个人采购；访问、耗材和许可费用随提供方、地区与机构而变。

公开资源完整度

资源与访问条件

“官方页已列出”表示核验日从成功访问的官方来源页发现该链接，不保证目标文件在所有地区或账号状态下都能直接打开。访问不代表获得再分发权；下载、改编或公开发布前，应重新核对提供方页面、目标链接及其中第三方材料的许可。

实践与验收¶

实践闭环

《Secure Hardware Design · MIT 6.5950》可审计硬件威胁模型与防护实验

这是维护者为《Secure Hardware Design · MIT 6.5950》建议的自学项目，不是课程官方作业。为硬件安全在自建 RTL 模型上定义授权威胁，模拟时序侧信道或故障并评估恒定时间/冗余防护，不攻击第三方设备。

来源： 维护者建议项目

交付物

• 资产、攻击者能力、信任边界、授权范围与不可接受影响的威胁模型
• 自建 RTL/软件模型、攻击仿真、基线和防护实现源文件
• 至少 1000 条基线/攻击/防护轨迹及泄漏或故障成功率原始数据
• 一份防御报告，比较安全收益、面积/延迟代价和残余风险

验收

• 基线攻击在合成数据上显著优于随机猜测，报告置信区间而非只报单次结果
• 防护后攻击优势下降至少 80%，或解释未达标原因和剩余泄漏
• 覆盖全零/全一秘密、重复输入、复位期间和故障未触发边界
• 用第二个统计检验或独立故障检查器交叉核对结论

复现要求

• 提交自建模型、攻击/防护代码、测试、威胁模型和 README
• 固定工具版本、综合参数、种子和全部实验配置
• 保存去敏后的合成原始轨迹、校验和与自动生成报告

安全边界： 仅仿真 — 仅测试自己创建且明确授权的仿真模型；不得提供针对第三方设备的利用流程、真实密钥或绕过访问控制的操作。

风险、缺口与边界

开放教材、CTF 和实验较为现代，但练习面向真实处理器，需要先核对硬件可得性。

完成证据

• 按周学习日志：投入时间、问题、错误订正、决策、下一步，并链接本周可复现产物
• 设计审查包：需求与约束、方案权衡、可编辑源文件、适用的 ERC/DRC/时序/稳定性检查、导出物与复现实验
• 代码仓库：固定依赖和工具链、最小运行命令、测试或波形/基准、预期输出与许可说明
• 实验包：原理图/装置设置、校准记录、原始数据、不确定度、安全检查、失败记录与从原始数据重建图表的步骤