論文の概要: Analog Pin Directionality as an Exfiltration Attack Surface in Mixed-Signal ICs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19111v1
• Date: Wed, 16 Sep 2026 17:39:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:53.923352
• Title: Analog Pin Directionality as an Exfiltration Attack Surface in Mixed-Signal ICs
• Title（参考訳）: 混合信号ICにおける散乱面としてのアナログピン方向
• Abstract要約: 混合信号系は、オフチップ信号を取得するために名目上は入力専用アナログピンに依存している。 この研究は、指向性に基づくアナログおよび混合信号(AMS)の除去攻撃のクラスを特定し、実験的に示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6797825187264808
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mixed-signal SoCs rely on nominally input-only analog pins to acquire off-chip signals, but the directionality of these interfaces is generally treated as a functional property rather than explicitly verified as a security property. This work identifies and experimentally demonstrates a directionality-based class of analog and mixed-signal (AMS) exfiltration attacks in which data-dependent circuit-offset modulation converts a nominally input-only pin into an outbound information channel. We analytically model the attack mechanism and identify three enabling host conditions: a closed-loop amplifier, an exposed amplifier input, and sufficiently high impedance at that pin. This attack class is validated through a representative silicon case study using a photoplethysmography (PPG) analog front-end (AFE) fabricated in a commercial 55-nm CMOS process. The payload incurs $<$0.001\% area overhead relative to typical biosensing AFEs. Under the evaluated conditions, payload activation reduces the filtered PPG-output SNR by only 0.03~dB, while the maximum HT-induced perturbation of 5.9\% of the PPG amplitude remains within the 34.3\% benign variation at the exposed sensor-input pin across process and temperature. The raw exfiltration SINR remains below -20~dB, while targeted filtering increases it above 14~dB and enables signal recovery. Silicon measurements demonstrate data exfiltration through the input pin at bit rates up to 10~kbps and error-free recovery of a PRBS message. These results expose a conventional test-observability gap and establish analog pin directionality as an AMS security property requiring explicit verification, test coverage, and defense rather than being inferred from nominal signal flow.
• Abstract（参考訳）: 混合信号SoCは名目上は入力専用アナログピンに依存してオフチップ信号を取得するが、これらのインタフェースの方向性は一般にセキュリティ特性として明確に検証されるのではなく機能特性として扱われる。 この研究は、データ依存回路オフセット変調が名目上入力のみのピンをアウトバウンド情報チャネルに変換する、指向性に基づくアナログおよび混合信号(AMS)の除去攻撃を識別し、実験的に示す。 我々は、攻撃機構をモデル化し、クローズドループ増幅器、露出増幅器入力、そのピンでの十分なインピーダンスの3つの可能なホスト条件を特定する。 この攻撃クラスは、55nm CMOSプロセスで作製された光胸腺造影(PPG)アナログフロントエンド(AFE)を用いて、代表的なシリコンケーススタディにより検証される。 ペイロードは通常のバイオセンシングAFEと比較して$<0.001\%のオーバヘッドを発生させる。 評価条件下では、ペイロードのアクティベーションによりフィルタされたPPG出力SNRを0.03〜dB削減する一方、最大HT誘起のPPG振幅の5.9\%の摂動は、露光されたセンサインプットピンの34.3\%のベニグニグニグニグニグニグニグニグリ内に留まる。 生のSINRは-20~dB以下であり、ターゲットフィルタは14~dB以上増加し、信号の回復を可能にする。 シリコン測定では、入力ピンから最大10〜kbpsのビットレートでデータを抽出し、PRBSメッセージのエラーのないリカバリを示す。 これらの結果は従来のテスト可観測性ギャップを明らかにし、名目信号の流れから推測されるのではなく、明示的な検証、テストカバレッジ、防御を必要とするAMSセキュリティ特性としてアナログピン方向性を確立する。

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