論文の概要: There's Waldo: PCB Tamper Forensic Analysis using Explainable AI on Impedance Signatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.05734v1
- Date: Fri, 06 Jun 2025 04:31:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-09 17:28:43.315964
- Title: There's Waldo: PCB Tamper Forensic Analysis using Explainable AI on Impedance Signatures
- Title(参考訳): インピーダンス信号に対する説明可能なAIを用いたPCBタンパー法医学的分析
- Authors: Maryam Saadat Safa, Seyedmohammad Nouraniboosjin, Fatemeh Ganji, Shahin Tajik,
- Abstract要約: 印刷回路基板(PCB)のセキュリティは、電子システムに重大なリスクをもたらすタンパリングを含むサプライチェーンの脆弱性によって、ますます重要になっている。
グローバルカバレッジを持つ非侵襲的で信頼性の高いPCBタンパ検出手法の1つは、PCBの電源ネットワーク(PDN)のインピーダンス特性である。
本稿では,インピーダンスシグネチャに関する説明可能なAI(XAI)を用いた新しいPCB法医学的アプローチを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.719825216300636
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The security of printed circuit boards (PCBs) has become increasingly vital as supply chain vulnerabilities, including tampering, present significant risks to electronic systems. While detecting tampering on a PCB is the first step for verification, forensics is also needed to identify the modified component. One non-invasive and reliable PCB tamper detection technique with global coverage is the impedance characterization of a PCB's power delivery network (PDN). However, it is an open question whether one can use the two-dimensional impedance signatures for forensics purposes. In this work, we introduce a novel PCB forensics approach using explainable AI (XAI) on impedance signatures. Through extensive experiments, we replicate various PCB tamper events, generating a dataset used to develop an XAI algorithm capable of not only detecting tampering but also explaining why the algorithm makes a decision about whether a tamper event has happened. At the core of our XAI algorithm is a random forest classifier with an accuracy of 96.7%, sufficient to explain the algorithm's decisions. To understand the behavior of the classifier in the decision-making process, we utilized SHAP values as an XAI tool to determine which frequency component influences the classifier's decision for a particular class the most. This approach enhances detection capabilities as well as advancing the verifier's ability to reverse-engineer and analyze two-dimensional impedance signatures for forensics.
- Abstract(参考訳): 印刷回路基板(PCB)のセキュリティは、電子システムに重大なリスクをもたらすようなサプライチェーンの脆弱性によって、ますます重要になっている。
PCB上の改ざんを検出することは、検証の第一歩であるが、修正されたコンポーネントを識別するためには、法医学も必要である。
グローバルカバレッジを備えた非侵襲的で信頼性の高いPCBタンパ検出手法の1つは、PCBの電源ネットワーク(PDN)のインピーダンス特性である。
しかし、法医学的な目的のために2次元インピーダンスシグネチャを使用できるかどうかは明らかではない。
本稿では,インピーダンスシグネチャに関する説明可能なAI(XAI)を用いた新しいPCB法医学的アプローチを提案する。
広範な実験を通じて、様々なPCBタンパイベントを再現し、タンパ検出だけでなく、タンパイベントが発生したかどうかをアルゴリズムが決定する理由を説明するXAIアルゴリズムを開発するために使用されるデータセットを生成する。
我々のXAIアルゴリズムの中核は、96.7%の精度でランダムな森林分類器であり、アルゴリズムの決定を説明するのに十分である。
決定過程における分類器の動作を理解するため,XAIツールとしてSHAP値を用いて,特定のクラスに対する分類器の判断に最も影響を及ぼす周波数成分を決定する。
このアプローチは、法医学の2次元インピーダンスシグネチャをリバースエンジニアリングし解析する検証器の能力を向上させるとともに、検出能力を向上する。
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